石墨烯量子点及其应用制造技术

一种石墨烯量子点稳定的金纳米颗粒，将葡萄糖与水混合后经水热反应得到石墨烯量子点溶液，将该石墨烯量子点溶液加入氯金酸水溶液，搅拌即可得到石墨烯量子点稳定的金纳米颗粒。本发明专利技术该石墨烯量子点在不添加任何还原剂的条件下，可以快速将氯金酸中的三价金还原为单质金纳米颗粒，这种金纳米颗粒对工业废水中的对硝基苯酚降解以及化学产氢均可以起到一定催化作用。这种石墨烯量子点同时兼顾多重应用。

Graphene quantum dots and their applications

【技术实现步骤摘要】
石墨烯量子点及其应用
本专利技术涉及一种用葡聚糖制备的石墨烯量子点及稳定金纳米颗粒的应用，属于纳米材料领域。
技术介绍
如大众所知，目前在人们生活水平不断提高的过程中，随之伴随着严重的环境污染、资源浪费等问题。这其中就包括工业废水污染、汽车尾气污染、化石燃料日益枯竭等严峻危机。为了解决这些问题，科学家们在纳米材料领域不断探索研究，试图开发出效率更高、应用领域更广的催化剂。石墨烯量子点是小于100nm的石墨烯薄片，由于其量子限制和边缘效应，呈现出独特的光学和电子性质，具有更小的尺寸和更强的光致发光活性，越来越受到人们的关注。被认为可以应用于许多领域，如光伏设备、细胞成像、药物递送和稳定金属纳米颗粒等应用。石墨烯量子点稳定金纳米颗粒后，可以同时兼顾降解对硝基苯酚，催化化学产氢等多重应用，不仅提供了一种催化剂多重应用的解决方案，也切实符合节约资源保护环境的基本国策。从文献报道来看，用葡聚糖制备的石墨烯量子点兼顾细胞成像和在不加还原剂前提下可以稳定金纳米颗粒作为多重应用的催化剂尚未见报道。葡聚糖制备的石墨烯量子点荧光强度高、发光明显、细胞毒性低，稳定金纳米颗粒后可以同时兼顾多重催化剂身份，催化效果明显。在生物医学及合成催化等领域里显示了良好的应用前景。
技术实现思路
针对上述技术问题，本专利技术提供了一种采用葡聚糖制备的石墨烯量子点发现可以发出绿色荧光，毒性低、具有良好的水溶性、荧光稳定性和生物兼容性，可用于细胞成像这一生物应用；同时发现该石墨烯量子点在不添加任何还原剂的条件下，可以快速将氯金酸中的三价金还原为单质金纳米颗粒，这种金纳米颗粒对工业废水中的对硝基苯酚降解以及化学产氢均可以起到一定催化作用。本专利技术所述的一种石墨烯量子点的多重应用方案，其应用方案一为石墨烯量子点作为生物细胞成像的显色剂；其应用方案二为石墨烯量子点还原并稳定金纳米颗粒，并且金纳米颗粒作为降解工业废水中对硝基苯酚降解以及化学产氢中的催化剂。所述其应用方案一为石墨烯量子点作为生物细胞成像的显色剂，方案具体步骤如下：步骤1：取葡聚糖，加水后剧烈搅拌溶解，倒入反应釜，再在100-200℃反应2-10h，即可制备得到浓度为0.3-0.5mg/mL的石墨烯量子点溶液；步骤2：向放有T24细胞的培养皿中加入合成好的石墨烯量子点水溶液，恒温培养24-48h；步骤3：分别在日光灯、激发波长为420nm的成像显微镜下分别观察细胞颜色。本专利技术的另一技术方案是采用石墨烯量子点制备的石墨烯量子点稳定的金纳米颗粒，具体步骤是将葡萄糖与水混合后经水热反应得到石墨烯量子点溶液，将该石墨烯量子点溶液加入氯金酸水溶液，搅拌10min-160min即可得到石墨烯量子点稳定的金纳米颗粒。石墨烯量子点在365nm紫外光照射下发出绿色荧光。用该石墨烯量子点还原的金纳米颗粒的紫外吸收在534nm有特征峰，用X-射线光电子能谱(XPS)检测得到的金纳米颗粒在83.66eV和87.35eV处有零价金的存在。所述的水热反应温度为100-200℃，水热反应时间为2-10h。所述的石墨烯量子点溶液的质量浓度为0.2-0.6mg/mL，氯金酸水溶液的摩尔浓度为1.0×10-4-5×10-2mmol/ml；同时控制石墨烯量子点溶液与氯金酸水溶液的混合溶液中石墨烯量子点与氯金酸水溶液中的金的质量的比为1-3：1。本专利技术的又一技术方案是将所述的石墨烯量子点稳定的金纳米颗粒在降解对硝基苯酚上的应用。所述的石墨烯量子点稳定的金纳米颗粒催化剂在降解对硝基苯酚反应的步骤如下：步骤1：将对硝基苯酚溶解于去离子水中，超声至溶解；步骤2：将NaBH4溶解于去离子水中溶解；步骤3：取步骤1中对硝基苯酚溶液于比色皿中，加入步骤2中NaBH4溶液，混合均匀。步骤4：将新型石墨烯量子点稳定的金纳米颗粒催化剂加入反应体系中，用紫外-可见光光度计测量对硝基苯酚紫外可见光吸收光谱图的峰型。石墨烯量子点稳定的金纳米颗粒的物质的量是对硝基苯酚物质的量的3-5％。本专利技术的又一技术方案是将所述的石墨烯量子点稳定的金纳米颗粒在催化四羟基二硼产氢上的应用。石墨烯量子点稳定的金纳米颗粒在催化四羟基二硼水解产氢反应的步骤分别如下：步骤1：将四羟基二硼置于从反应器中，加入去离子水搅拌，并将反应器密封；步骤2：将金纳米颗粒催化剂溶液置于反应器中，同时开始计时；步骤3：每间隔5-30s记录对应时间下的氢气体积。所述的石墨烯量子点稳定的金纳米颗粒在反应体系中的物质的量是四羟基二硼的0.1-9‰。所述的一种用葡聚糖制备的石墨烯量子点兼顾细胞成像和在不加还原剂前提下可以稳定金纳米颗粒作为多重应用的催化剂尚未见报道。葡聚糖制备的石墨烯量子点荧光强度高、发光明显、细胞毒性低，稳定金纳米颗粒后可以同时兼顾多重催化剂身份，催化效果明显。在生物医学及合成催化等领域里显示了良好的应用前景。附图说明图1为实施例1所制备的石墨烯量子点在365nm紫外灯下的荧光照片。图2a为实施例1所制备的石墨烯量子点在可见光下的T24细胞颜色，图2b为420nm波长激发下生物成像显微镜中T24细胞颜色。图3为实施例2所制备的石墨烯量子点稳定金纳米颗粒的照片图。图4为实施例2所制备的石墨烯量子点稳定金纳米颗粒的紫外吸收光谱图。图5为实施例2所制备的石墨烯量子点稳定金纳米颗粒的X-射线光电子能谱光谱图。图6为实施例2所制备的石墨烯量子点稳定金纳米颗粒的粒径分布图。图7为实施例3所制备的石墨烯量子点稳定金纳米颗粒降解对硝基苯酚的对硝基苯酚的紫外吸收峰值与反应时间的对应关系图。图8为实施例4所制备的石墨烯量子点稳定金纳米颗粒催化四羟基二硼产氢的氢气生成量与反应时间的对应关系图。具体实施方式实施例1所述的石墨烯量子点应用于T24细胞成像步骤如下：步骤1：取葡聚糖30mg，加水30mL后剧烈搅拌溶解，倒入反应釜，再在180℃反应8h，即可制备得到石墨烯量子点溶液，石墨烯量子点溶液的质量浓度为0.5mg/mL。步骤2：向培养皿中的T24细胞中加入合成好的石墨烯量子点水溶液，恒温培养24-48h；步骤3：分别在日光灯下、激发波长为420nm的成像显微镜下分别观察细胞颜色。图1为石墨烯量子点在365nm紫外灯下的荧光照片，从图可以看出石墨烯量子点呈现明亮的绿色荧光，这一现象为石墨烯量子点能够作为生物细胞成像的显色剂提供了依据。图2a为石墨烯量子点在日光灯下的T24细胞颜色，图2b为420nm波长激发下生物成像显微镜中T24细胞颜色，证实了石墨烯量子点已成功用于生物成像。实施例2本专利技术采用的制备金纳米颗粒的方案包括以下步骤步骤1：在反应瓶内加入实施例1中制备得到的石墨烯量子点水溶液4mL，迅速搅拌均匀；步骤2：向步骤1中的溶液中缓慢滴加1mL浓度为2.5×10-本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种石墨烯量子点作为生物细胞成像的显色剂在细胞成像中的应用。/n

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯量子点作为生物细胞成像的显色剂在细胞成像中的应用。


2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述的细胞包括T24细胞。


3.一种采用权利要求1所述的石墨烯量子点制备的石墨烯量子点稳定的金纳米颗粒，其特征在于，将葡萄糖与水混合后经水热反应得到石墨烯量子点溶液，将该石墨烯量子点溶液加入氯金酸水溶液，搅拌即可得到石墨烯量子点稳定的金纳米颗粒。


4.根据权利要求3所述的石墨烯量子点稳定的金纳米颗粒，其特征在于，水热反应温度为100-200℃，水热反应时间为2-10h。


5.根据权利要求3所述的石墨烯量子点稳定的金纳米颗粒，其特征在于，石墨烯量子点溶液的质量浓度为0.2-0.6mg/mL，氯金酸水溶液的摩尔浓度为1.0×10-4-5×10-2mmol/ml；同时控制石墨烯量子...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘湘，申佳露，陈卫丰，
申请(专利权)人：三峡大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42