一种镧掺杂碳点的制备方法及其产品、应用技术

本发明专利技术公开了一种镧掺杂碳点的制备方法及其产品、应用，其中方法包括，将LaCl

Method for preparing lanthanum doped carbon point, product and application thereof

The invention discloses a preparation method of lanthanum doped carbon point, a product and an application thereof, wherein the method comprises the following steps of: LaCl

【技术实现步骤摘要】
一种镧掺杂碳点的制备方法及其产品、应用
本专利技术属于功能纳米材料
，具体涉及一种镧掺杂碳点的制备方法及其产品、应用。
技术介绍
功能纳米材料所具备的各种效应，并且独特的性质使其在生物医学和农业领域中具有很好的应用前景。其中使用最多的荧光纳米粒子就是量子点。量子点是近年来发展起来的一类半导体纳米粒子，是半导体介于分子与晶体之间的一种过渡态，具有独特的光学性质和电学性质。但是量子点的毒性和潜在的环境危害性限制了它的应用。因此寻找适合于生物标记、药物输送以及重金属检测等生物医学以及农业领域中所需的纳米材料具有重要意义。碳点的出现是纳米材料领域的一个新的突破，除了具有传统半导体量子点所拥有的优良光学性能如荧光稳定性、激发波长依赖性和尺寸小等优点外，还具有传统半导体量子点无法比拟的高生物相容性、低细胞毒性、无光闪烁、低制备成本及制作工艺相对简单等优点，在生物医学和农业领域具有得天独厚的优势，因而越来越多地受到科学家的关注。碳作为一切生物有机体的骨架元素，相对于其他元素构成的荧光纳米材料，碳点具有良好的生物相容性，可以通过细胞内吞，进入细胞内部而不影响细胞核，还可以与DNA生物大分子相互作用，从而可以进行DNA的识别与检测。碳点作为一种新型的金属离子荧光探针，在溶液中易被电子受体高效猝灭，据此能够有效地检测溶液中金属离子，并在一定范围内确定金属离子的浓度，然后进行痕量分析，这在农业重金属检测上也有很广泛的应用。三磷酸腺苷，也称腺苷-5’-三磷酸(Adenosine-5’-triphosphate)是一类重要的核苷酸，其基本结构由腺苷和连续三个磷酸基组成，是体内组织细胞一切生命活动所需能量的直接来源，被誉为细胞内的“能量货币”。通过高能磷酸键的生成和水解，三磷酸腺苷储存和传递着大量化学能，并参与蛋白质、脂肪、糖和核酸的合成，调节细胞的生命过程。因此，三磷酸腺苷及其衍生物被认为可以促使机体各种细胞的修复和再生，增强细胞代谢活性。
技术实现思路
本部分的目的在于概述本专利技术的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和专利技术名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和专利技术名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本专利技术的范围。鉴于上述和/或现有镧掺杂碳点的制备方法的技术空白，提出了本专利技术。因此，本专利技术其中的一个目的是解决现有技术中的不足，提供一种可以特异性检测Hg2+的存在的镧掺杂碳点的制备方法。为解决上述技术问题，本专利技术提供了如下技术方案：一种镧掺杂碳点的制备方法，将LaCl3·2H2O和三磷酸腺苷二钠加入到水中，在15～25℃搅拌反应20～40min，然后在170～190℃的条件下反应6～10h，待其冷却后过滤，将滤液透析，然后对透析液进行冷冻干燥后得到产品。作为本专利技术所述镧掺杂碳点的制备方法的一种优选方案，其中：所述LaCl3·2H2O和三磷酸腺苷二钠的质量比为0.5～2：1。作为本专利技术所述镧掺杂碳点的制备方法的一种优选方案，其中：所述水的质量为底物质量的20～40倍。作为本专利技术所述镧掺杂碳点的制备方法的一种优选方案，其中：所述搅拌反应，其搅拌速度为400～600r/min。作为本专利技术所述镧掺杂碳点的制备方法的一种优选方案，其中：所述冷冻干燥，其是在-40～50℃下冷冻干燥20～28h。作为本专利技术所述镧掺杂碳点的制备方法的一种优选方案，其中：所述待其冷却，其是待其温度冷却到20～25℃。作为本专利技术所述镧掺杂碳点的制备方法的一种优选方案，其中：所述过滤，其是用0.22μm的滤膜过滤产物。作为本专利技术所述镧掺杂碳点的制备方法的一种优选方案，其中：所述透析，其是将滤液置于透析袋中透析20～28h。本专利技术的另外一个目的是解决现有技术中的不足，提供一种具有良好的生物相容性的镧掺杂碳点的产品。为解决上述技术问题，本专利技术提供了如下技术方案：镧掺杂碳点组分以质量百分比计，包括碳68～70％、氧10～13％、氮15～17％、磷1.5～3％以及镧2～2.5％，碳点的直径尺寸为2.3～2.7nm。本专利技术还有一个目的是提供一种镧掺杂碳点应用于PVA膜方面的方法。为解决上述技术问题，本专利技术提供了如下技术方案：将镧掺杂碳点超声处理1～3h，称取PVA颗粒于水中，95～100℃至其完全溶解，得到澄清透明的溶液，将镧掺杂碳点溶液与PVA水溶液充分搅拌混合，置于室温环境下干燥成膜，得到PVA/镧掺杂碳点复合材料。本专利技术所具有的有益效果：(1)本专利技术制备的碳点不仅可以特异性检测Hg2+的存在，并且随着Hg2+的浓度增加，碳点的荧光强度不断地降低，可应用于重金属检测。(2)该碳点可以有效的抑制细菌的生长，并且通过细胞毒性试验证明其具有良好的生物相容性，能够很好地应用于医用伤口敷料以及食品包装中。(3)本专利技术制备碳点的产率很高，最高可至57％。(4)本专利技术制备的碳点荧光具有激发波长依赖性，这一系列的结果为碳点药物运输、生物成像、发光材料的制备等方面的应用提供了新的平台。(5)本专利技术制备的碳点在水溶液中具有良好的分散性，其生物相容性优越，在生物医药和农业领域均有着广阔的应用前景。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：图1是本专利技术制备的La-CDs的反应过程示意图。图2是本专利技术制备的La-CDs的透视电镜图(插图为碳点的粒径分布图)。可以很好的看出，该碳点表现为相对均一的球形颗粒，具有很好的分散性，且碳点的粒径呈正态分布，纳米碳点的直径尺寸大约为2.5nm。图3A和3B是本专利技术制备的碳点的激发波长依赖发射光谱和相应的标准化发射光谱图(实施例6)。La-CDs的荧光强度随着激发波长的增加呈先上升后下降的趋势，且最大的激发波长为350nm，最大发射波长为470nm。碳点的发射波长随着激发波长的增加而逐渐红移，呈现多元激发、多元发射的光谱特性。图4A和4B是实施例7中不同金属离子对碳点的荧光强度的影响和不同浓度的Hg2+对碳点的荧光相应图。在Hg2+，Ag+，Ba2+，Ca2+，Cd2+，Co2+，Cu2+，Fe3+，Mg2+，Mn2+，Ni2+，Ca2+，Na+，Pb2+和Zn2+的存在下，只有Hg2+对碳点的荧光有淬灭作用，并且随着Hg2+的浓度增加，碳点的荧光强度不断下降。表明了所制备的碳点对Hg2+有着特异的识别。图5A和5B是本专利技术制备的碳点表面粘附大肠杆菌以及金色葡萄球菌的SEM图(实施例8)。我们可以很明显的看出单纯的PVA表面有着大量的正常生长的大肠杆菌以及金色葡萄球菌，但是含有La-CDs的PVA膜表面则大肠杆菌以及金色葡萄球菌粘附含量较少，均呈现死亡状态，且大肠杆菌已经金色葡萄球菌的形态发生了一些变化，结构逐渐塌陷。图6为实施例1～4制得的La-CDs的荧光强度对比图。图7为实施例9中相对增殖率的柱状图。具体实施方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合具体实施例对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是本专利技术还本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种镧掺杂碳点的制备方法，其特征在于：将LaCl

【技术特征摘要】
1.一种镧掺杂碳点的制备方法，其特征在于：将LaCl3·2H2O和三磷酸腺苷二钠加入到水中，在15～25℃搅拌反应20～40min，然后在170～190℃的条件下反应6～10h，待其冷却后过滤，将滤液透析，然后对透析液进行冷冻干燥后得到产品。2.根据权利要求1所述镧掺杂碳点的制备方法，其特征在于：所述LaCl3·2H2O和三磷酸腺苷二钠的质量比为0.5～2：1。3.根据权利要求1或2所述镧掺杂碳点的制备方法，其特征在于：所述水的质量为底物质量的20～40倍。4.根据权利要求1所述镧掺杂碳点的制备方法，其特征在于：所述搅拌反应，其搅拌速度为400～600r/min。5.根据权利要求1、2或4中任一项所述镧掺杂碳点的制备方法，其特征在于：所述冷冻干燥，其是在-40～50℃下冷冻干燥20～28h。6.根据权利要求1、2或4中任一项所述镧掺杂碳点的制备方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：周宁琳，张明，苏玉天，袁平，邵毛妮，池钺，
申请(专利权)人：南京师范大学，南京周宁琳新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32