【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光学材料和功能材料，涉及一种荧光材料及其制备方法和应用，具体涉及一种高稳定性碳点及其制备方法和应用、包括该碳点的荧光探针及其制备方法和应用。
技术介绍
1、荧光材料(包括：有机荧光分子、碳点、量子点等)因其结构可设计、发光性能可调节、荧光量子产率高、灵敏度高、成本低廉等优势，在生物医药、光学传感、信息加密、高级防伪等领域具有广泛应用。由于含有大量的有机官能团，荧光材料通常会响应环境变化(如：光辐照、离子、酸碱性等)，其稳定性往往不足。因此，构建荧光性能不随环境而改变的高稳定性的荧光材料极具挑战性。
2、由于毒性低、生物相容性好、发光性能可调节、荧光量子产率高、成本低廉、制备过程简单等优势，碳点在生物成像、传感、固体发光、防伪等领域具有广泛应用。“绿色”碳点是指以“绿色前驱体”(天然存在的物质、可再生天然产物及其衍生物)为碳源合成的碳点。目前研究者已经研究了各种“绿色前驱体”，以试图实现采用简单、经济、高效、环保的方法制备优异性能的碳点。但是，由于“绿色前驱体”的溶解性较差，材料的可设计和改性难度较大，因此所制备碳点普遍荧光量子产率较低，稳定性差。
技术实现思路
1、为克服现有技术的不足，本专利技术提出了一种碳点的制备方法，使用该方法制得的碳点具有高荧光稳定性，而且酸碱和盐对其荧光性能影响极小。
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、一种碳点的制备方法，所述方法包括：将生物质溶解在离子液体中得到生物质溶液，进行溶剂热反
4、根据本专利技术，所述制备方法具体包括如下步骤：
5、1)将生物质溶解于离子液体中，得到生物质溶液；
6、2)向生物质溶液中加入共溶剂，转移至反应釜中；
7、3)进行溶剂热反应；
8、4)将反应得到的产物分离纯化，得到所述碳点。
9、根据本专利技术，所述离子液体的阳离子基团选自烷基季铵盐阳离子基团、烷基季鏻盐阳离子基团、取代或未取代的咪唑阳离子基团、取代或未取代的吡啶阳离子基团中的至少一种。
10、本专利技术以生物质(如天然高分子多糖；具体的，如纤维素及其衍生物、淀粉、壳聚糖、甲壳素类和海藻酸)作为前驱体，用离子液体(具体的，所述离子液体的阳离子基团选自烷基季铵盐阳离子基团、烷基季鏻盐阳离子基团、取代或未取代的咪唑阳离子基团、取代或未取代的吡啶阳离子基团中的至少一种)作为溶剂，通过溶剂热法制得所述碳点，基于该方法制备的碳点具有高荧光稳定性，且酸碱和盐对其荧光性能影响极小。
11、根据本专利技术，所述生物质选自天然高分子多糖；具体地，选自淀粉、纤维素及其衍生物、壳聚糖或甲壳素中的至少一种。
12、根据本专利技术，所述生物质的聚合度(dp)为200～3000，例如为220，250，300，400，500，600，700，800，900，1000，1200，1500，2000，2500，2800。
13、根据本专利技术，所述离子液体中的阳离子选自烷基季铵盐阳离子基团、烷基季鏻盐阳离子基团、取代或未取代的咪唑阳离子基团、取代或未取代的吡啶阳离子基团中的至少一种。具体地，所述烷基季铵盐阳离子基团、烷基季鏻盐阳离子基团、取代或未取代的咪唑阳离子基团、取代或未取代的吡啶阳离子基团的定义同前。
14、根据本专利技术，所述离子液体中的阴离子选自卤素离子(如f-、cl-、br-或i-)、羧酸根离子(如甲酸根离子、乙酸根离子等)、磷酸根离子中的至少一种。
15、具体地，所述离子液体选自如下所列离子液体中的至少一种：1-乙基-3-甲基咪唑氯盐离子液体、1-乙基-3-甲基咪唑溴盐离子液体、1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐离子液体、1-烯丙基-3-甲基咪唑溴盐离子液体、1-丁基-3-甲基咪唑氯盐离子液体、1-丁基-3-甲基咪唑溴盐离子液体、1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐离子液体、1-烯丙基-3-甲基咪唑醋酸盐离子液体、1-丁基-3-甲基咪唑醋酸盐离子液体、n-乙基吡啶氯盐离子液体、n-乙基吡啶溴盐离子液体、1,3-二甲基咪唑二甲基磷酸酯盐离子液体、1-乙基-3-甲基咪唑二乙基磷酸酯盐离子液体、3-甲基咪唑甲酸盐离子液体、n-甲基吡啶甲酸盐离子液体、1-乙基-3-甲基咪唑甲酸盐离子液体、1-丁基-3-甲基咪唑甲酸盐离子液体、四丁基季铵氯盐、四乙基季铵氯盐、三乙基辛基季铵氯盐、三乙基十八烷基季铵氯盐、四丁基季鏻氯盐、四乙基季鏻氯盐、三乙基辛基季鏻氯盐、三乙基十八烷基季鏻氯盐。
16、根据本专利技术，所述溶剂热反应中，生物质溶液的浓度为0.01～10wt％；反应温度为140～220℃；反应时间为6h～48h。
17、根据本专利技术，所述溶剂热反应选用了共溶剂；具体地，所述共溶剂选自如下有机溶剂中的至少一种：n,n-二甲基甲酰胺(dmf)、二甲基亚砜(dmso)、n,n-二甲基乙酰胺(dmac)、n-甲基吡咯烷酮、吡啶。
18、根据本专利技术，所述共溶剂与离子液体的质量比为0:1-1:1(即共溶剂的含量为0-50％)。
19、本专利技术还提供一种通过上述碳点的制备方法制备得到的碳点。
20、根据本专利技术，所述碳点的表面含有氮元素。
21、根据本专利技术，所述氮元素以烷基季铵盐阳离子基团、烷基季鏻盐阳离子基团、取代或未取代的咪唑阳离子基团、取代或未取代的吡啶阳离子基团中的至少一种的形式结合于所述表面。
22、根据本专利技术，所述氮元素以取代或未取代的咪唑阳离子基团的形式结合于所述表面。
23、根据本专利技术，所述烷基季铵盐阳离子基团(-n+(r)3)中的烷基相同或不同、彼此独立地选自c1-20烷基；具体的，所述烷基季铵盐阳离子基团选自-n+(ch3)3、-n+(ch2ch3)3、-n+(ch2ch2ch3)3、-n+(ch2ch2ch2ch3)3、-n+(ch2ch2ch2ch2ch3)3或-n+(c6h5)3。
24、根据本专利技术，所述烷基季鏻盐阳离子基团(-p+(r)3中的烷基相同或不同、彼此独立地选自c1-20烷基；具体的，所述烷基季鏻盐阳离子基团选自-p+(ch3)3、-p+(ch2ch3)3、-p+(ch2ch2ch3)3、-p+(ch2ch2ch2ch3)3、-p+(c6h5)3、-p+(c6h11)3。
25、根据本专利技术，所述取代或未取代的咪唑阳离子基团的取代基可选自烷基或烯基；具体的，可以是c1-6烷基或c2-6烯基；示例性地，所述取代基选自-ch3、-ch2ch3、-ch2ch2ch3、-ch(ch3)2、-ch2ch2ch2ch3、-ch(ch3)ch2ch3、-ch2ch(ch3)2、-c(ch3)3、正戊基及其同分异构体、正己基及其同分异构体、-ch＝ch2、-ch＝chch3、-ch2ch＝ch2、1-丁烯基及其同分异构体、1-戊烯基及其同分异构体、1-己烯基及其同分异构体中的至少一种。
26、根据本专利技术，所述取代或未取代的吡啶阳离本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种碳点的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：将生物质溶解在离子液体中得到生物质溶液，进行溶剂热反应，得到碳点。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述生物质选自天然高分子多糖；
4.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，所述溶剂热反应中，生物质溶液的浓度为0.01～10wt％；
5.一种碳点，其特征在于，所述碳点通过权利要求1-4任一项所述的制备方法制备而成。
6.根据权利要求5所述的碳点，其特征在于，所述碳点的表面含有氮元素。
7.根据权利要求6所述的碳点，其特征在于，所述氮元素以烷基季铵盐阳离子基团、烷基季鏻盐阳离子基团、取代或未取代的咪唑阳离子基团、取代或未取代的吡啶阳离子基团中的至少一种的形式结合于所述表面。
8.权利要求5-7任一项所述碳点的应用，其用于荧光探针中。
9.一种比率式荧光探针，其特征在于，所述探针的荧光参比为权利要求5-7任一项所述的碳点。
<...【技术特征摘要】
1.一种碳点的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：将生物质溶解在离子液体中得到生物质溶液，进行溶剂热反应，得到碳点。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述生物质选自天然高分子多糖；
4.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，所述溶剂热反应中，生物质溶液的浓度为0.01～10wt％；
5.一种碳点，其特征在于，所述碳点通过权利要求1-4任一项所述的制备方法制备而成。
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【专利技术属性】
技术研发人员：张金明，靳坤峰，张军，
申请(专利权)人：中国科学院化学研究所，
类型：发明
国别省市：
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