同时合成亲水性碳量子点和疏水性碳量子点的方法技术

本发明专利技术公开了同时合成亲水性碳量子点和疏水性碳量子点的方法，该方法利用碳源，通过一步法同时制备出两种性能相反的碳量子点，其中一种碳量子点为亲水性碳点，另一种碳量子点为疏水性碳点。制备所得的亲水或疏水碳量子点为粒径为1

【技术实现步骤摘要】
同时合成亲水性碳量子点和疏水性碳量子点的方法


[0001]本专利技术涉及荧光纳米材料
，尤其涉及同时合成亲水性碳量子点和疏水性碳量子点的方法。

技术介绍

[0002]作为一种新兴的荧光材料，碳量子点显示出了独特的性能在传感、生物成像、药物传输、光催化和电催化等领域。碳量子点表示出了可调荧光发射性质和化学稳定性，除了良好的生物相容性以及低毒性，它们可以作为新一代的荧光探针应用在生物成像及生物标记领域。
[0003]目前，大多数碳量子点表面含有氧或氮基团，如羧基、羟基和氨基等，所以多为亲水性碳量子点。然而疏水性碳量子点却很少受到关注，因为合成困难和实际应用中归因于不相容水环境而使其受到限制。
[0004]因此，开发一种一步法同时合成两种性能(亲水和疏水)的碳量子点，并通过控制原材料比例和反应时间来调节碳量子点的亲水性或疏水性，对于不同场景的实际应用具有重要意义。

技术实现思路

[0005]基于
技术介绍
存在的技术问题，本专利技术提出了同时合成亲水性碳量子点和疏水性碳量子点的方法，该方法制备出的两种碳量子点荧光性能优异，通过控制原材料比例和反应时间来调节碳量子点的亲水性或疏水性。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
[0007]本专利技术提出的同时合成亲水性碳量子点和疏水性碳量子点的方法，包括以下步骤：
[0008]S1、将有机酸作为碳源，将有机胺作为钝化剂，溶解于溶剂中；
[0009]S2、将混合溶液置于微波炉中加热；
[0010]S3、待反应结束，自然冷却后，加入超纯水，其中溶解的部分为亲水性碳量子点，不溶的部分为疏水性碳量子点。
[0011]优选的，所述有机酸为酒石酸、草酸、苹果酸、柠檬酸、抗坏血酸、苯甲酸、水杨酸、咖啡酸中之一种或多种。
[0012]优选的，所述的酒石酸、草酸、苹果酸、柠檬酸、抗坏血酸、苯甲酸、水杨酸、咖啡酸中之一种或多种质量为0.01g
‑
20.0g。
[0013]优选的，所述有机胺为乙胺、乙二胺、二乙胺、二亚乙基三胺、巯基乙胺、对苯二胺、苯胺中一种或多种.
[0014]优选的，所述的乙胺、乙二胺、二乙胺、二亚乙基三胺、巯基乙胺、对苯二胺、苯胺中一种或多种质量为0.01g
‑
20.0g。
[0015]优选的，所述溶剂为乙醇、苯、二硫化碳、四氯化碳、水、硫酸中的任一种，体积为5
‑
30mL。
[0016]优选的，所述微波炉加热功率为600
‑
750W，加热时间为1
‑
10min。
[0017]优选的，还包括S4、两种碳量子点的亲/疏水性能的调控方法，具体为将相同质量的有机酸和不同质量的有机胺分别溶解于一定溶剂中，再将混合溶液置于微波炉中加热相同时间；或将相同质量的有机酸和相同质量的有机胺分别溶解于一定溶剂中，再将混合溶液置于微波炉中加热不同时间。
[0018]优选的，所述有机酸质量为0.01g
‑
20.0g；不同质量的所述有机胺质量分别为0.01～4.0g、0.01～8.0g、0.01～12.0g、0.01～16.0g、0.01～20.0g。
[0019]优选的，所述微波炉中加热不同时间分别为1～5min、1～8min、1～11min、1～14min。
[0020]与现有的技术相比，该方法制备的两种碳量子点均具有优良的化学稳定性，良好的生物相容性，低毒性以及优异的光学性能；两种碳量子点具有极高的荧光量子产率，重复性强，成本低廉；亲水性碳量子点和疏水性碳量子点通过一步法同时直接合成，制备工艺简单，易于推广。
附图说明
[0021]图1是亲水性碳量子点的透射电镜照片；
[0022]图2是疏水性碳量子点的透射电镜照片；
[0023]图3是一步法制备出的亲/疏水碳量子点照片；
[0024]图4是不同激发波长下的荧光光谱图A):亲水性碳量子点；B):疏水性碳量子点。
具体实施方式
[0025]下面结合具体实施例对本专利技术作进一步解说。
[0026]本实施例中，取0.01g
‑
20.0g有机酸—酒石酸、草酸、苹果酸、柠檬酸、抗坏血酸、苯甲酸、水杨酸、咖啡酸中之一种或多种作为碳源，取0.01g
‑
20.0g有机胺—乙胺、乙二胺、二乙胺、二亚乙基三胺、巯基乙胺、对苯二胺、苯胺中一种或多种作为钝化剂，加入到5
‑
30mL的乙醇、苯、二硫化碳、四氯化碳、水、硫酸之一溶剂溶解，放入加热功率为600
‑
750W的微波炉中加热1
‑
10min，待样品冷却至室温后，加入1
‑
30mL超纯水，溶于超纯水的部分即为亲水性碳量子点，不溶于超纯水的部分为疏水性碳量子点，如图1
‑
3所示。
[0027]当有机酸：有机胺质量比为1：0.01～1：0.5时，亲水碳量子点产量大于疏水性碳点；
[0028]当有机酸：有机胺质量比为1：0.5～1：10时，疏水碳量子点产量大于亲水性碳点；
[0029]反应时间为1～15min，随温度增加，疏水性碳点比例增加。
[0030]将制得的两种碳量子点样品，进行亲/疏水碳量子点的最佳激发波长的检测，如图4所示，分别在300nm～400nm波长下，利用荧光分光光度计进行荧光强度检测，确定亲水性碳量子点和疏水性碳量子点的最佳激发波长，其中亲水性碳量子点的最佳激发波长为360
‑
380nm，疏水性碳点的激发波长为380
‑
400nm。
[0031]本实施例的方法利用碳源，通过一步法同时制备出两种性能相反的碳量子点。其中一种碳量子点为亲水性碳点，另一种碳量子点为疏水性碳点。制备所得的亲水或疏水碳
量子点为粒径为1
‑
20nm且均匀分布的球状颗粒，具有非结晶无定形碳结构。所述的两种碳量子点具有优异和稳定的荧光特性，荧光量子产率50％～80％。所述的两种碳量子点的亲疏水性能易于调节。
[0032]以上所述，仅为本专利技术较佳的具体实施方式，但本专利技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本
的技术人员在本专利技术揭露的技术范围内，根据本专利技术的技术方案及其专利技术构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本专利技术的保护范围之内。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种同时合成亲水性碳量子点和疏水性碳量子点的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将有机酸作为碳源，将有机胺作为钝化剂，溶解于溶剂中；S2、将混合溶液置于微波炉中加热；S3、待反应结束，自然冷却后，加入超纯水，其中溶解的部分为亲水性碳量子点，不溶的部分为疏水性碳量子点。2.根据权利要求1所述的同时合成亲水性碳量子点和疏水性碳量子点的方法，其特征在于，所述有机酸为酒石酸、草酸、苹果酸、柠檬酸、抗坏血酸、苯甲酸、水杨酸、咖啡酸中之一种或多种。3.根据权利要求2所述的同时合成亲水性碳量子点和疏水性碳量子点的方法，其特征在于，所述的酒石酸、草酸、苹果酸、柠檬酸、抗坏血酸、苯甲酸、水杨酸、咖啡酸中之一种或多种质量为0.01g
‑
20.0g。4.根据权利要求1所述的同时合成亲水性碳量子点和疏水性碳量子点的方法，其特征在于，所述有机胺为乙胺、乙二胺、二乙胺、二亚乙基三胺、巯基乙胺、对苯二胺、苯胺中一种或多种.5.根据权利要求4所述的同时合成亲水性碳量子点和疏水性碳量子点的方法，其特征在于，所述的乙胺、乙二胺、二乙胺、二亚乙基三胺、巯基乙胺、对苯二胺、苯胺中一种或多种质量为0.01g
‑
20.0g。6.根据权利要求1所述的同时合成亲水性碳量子点和疏水性碳量子点的方法，其特征在于，所述溶剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐秀平，侯雨，
申请(专利权)人：珠海科技学院，
类型：发明
国别省市：