以維生素為碳源的熒光碳量子點(diǎn)制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及納米材料，特別涉及熒光碳量子點(diǎn)的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，熒光碳基材料由于其優(yōu)良的特性已經(jīng)引起越來越多的關(guān)注，如較高的光吸收率，高的化學(xué)穩(wěn)定性，較低的毒性和較好的生物相容性。這些材料主要包括碳量子點(diǎn)，納米金剛石，碳納米管，富勒烯和熒光的石墨烯。熒光碳基材料優(yōu)越的性能使其擁有廣闊的應(yīng)用前景。如生物標(biāo)記、醫(yī)療診斷、催化和光伏器件等等。其中，碳量子點(diǎn)因其獨(dú)特的光電特性及量子限域引起的邊緣效應(yīng)，受到最廣泛的關(guān)注。
[0003]現(xiàn)已開發(fā)出各種合成碳量子點(diǎn)的方法，包括:熱解、電化學(xué)脫落、不完全氧化燃燒、酸性氧化、激光燒蝕、微波鈍化、超聲波鈍化、水熱處理和等離子體處理等等。水熱合成方法作為一種傳統(tǒng)的軟化學(xué)制備方法，由于其裝置廉價(jià)、操作簡單、能耗低、品種多，被認(rèn)為是一種最簡單和最高性價(jià)比的方法。已有很多研宄人員使用該方法來制備碳量子點(diǎn)。碳量子點(diǎn)的碳源可大致分為以下幾類:1)石墨結(jié)構(gòu)碳材料、多壁碳納米管以及蠟燭煙灰和炭粉等碳基材料，它們都可以有效地應(yīng)用于制備碳量子點(diǎn)。然而，其昂貴的原料及所需的高能系統(tǒng)都限制了其進(jìn)一步擴(kuò)大生產(chǎn)。2)自然生物，例如:草、雞蛋、豆奶、柚子皮、橙汁等。但是，這些物質(zhì)成分復(fù)雜，含有較多的雜質(zhì)，不利于分析。且由于自然生物的個(gè)體性差異大，使得實(shí)驗(yàn)結(jié)果難以重復(fù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題，就是提供一種以維生素為碳源的熒光碳量子點(diǎn)制備方法，利用維生素中的碳元素作為合成碳量子點(diǎn)的碳前體。
[0005]本發(fā)明解決所述技術(shù)問題，采用的技術(shù)方案是，以維生素為碳源的熒光碳量子點(diǎn)制備方法，其特征在于，包含以下步驟:
[0006]a、制備維生素溶液:
[0007]將維生素加入到溶劑中，在室溫?100°C的水浴鍋中磁力攪拌，得到維生素溶液；
[0008]b、溶劑熱合成反應(yīng):
[0009]將所述維生素溶液放置到反應(yīng)釜中，在180?220°C進(jìn)行加熱反應(yīng)；
[0010]C、制備碳量子點(diǎn):
[0011]自然冷卻至室溫后，以10000?15000r/min的轉(zhuǎn)速離心10?30min后，取上清液，冷凍干燥后得到熒光碳量子點(diǎn)。
[0012]具體的，所述溶劑為去離子水。
[0013]具體的，所述溶劑為0.lmol/L的NaCl或NaOH溶液。
[0014]具體的，所述溶劑為有機(jī)溶劑。
[0015]更具體的，所述有機(jī)溶劑為乙二醇、丙三醇、甲胺或二甲基甲酰胺。
[0016]更具體的，所述有機(jī)溶劑為體積濃度為30%的乙醇溶液。
[0017]優(yōu)選的，所述維生素為維生素B9、維生素B6、維生素B2、維生素B1、維生素C或維生素E。
[0018]進(jìn)一步的，所述的熒光碳量子點(diǎn)應(yīng)用于活細(xì)胞熒光成像。
[0019]進(jìn)一步的，所述的熒光碳量子點(diǎn)用于檢測Cu2+、Fe3+或H—。
[0020]本發(fā)明的有益效果是，獲得的碳量子點(diǎn)粒徑小，為2?5nm，分散均勻。具有較高的量子產(chǎn)率及較強(qiáng)的熒光特性，低毒性，生物相容性好，可應(yīng)用于細(xì)胞成像及Cu2+和Fe 3+的檢測。所制備的碳量子點(diǎn)含有豐富的羥基、氨基、羧基等基團(tuán)，有利于成為熒光探針和藥物載體，以及進(jìn)一步的改性，研宄。此外，還能應(yīng)用于接枝高分子聚合物和其他各種表面改性，功能化。其制備方法為溶劑熱合成，裝置廉價(jià)、操作簡單、能耗低、品種多，是一種簡單和高性價(jià)比的方法。而且所需反應(yīng)試劑僅為一種維生素，避免了石墨結(jié)構(gòu)碳材料、多壁碳納米管等碳源原料的昂貴，毒性，以及能耗高，反應(yīng)時(shí)間長的問題。同時(shí)也解決了自然生物由于其成分復(fù)雜，雜質(zhì)多，個(gè)體差異性大等因素所造成實(shí)驗(yàn)結(jié)果難以分析，重復(fù)性差的問題。
【附圖說明】
[0021]圖1為碳量子點(diǎn)水溶液紫外吸收光譜圖；
[0022]圖2為碳量子點(diǎn)水溶液熒光發(fā)射光譜圖；
[0023]圖3為維生素89和碳量子點(diǎn)紅外光譜圖；
[0024]圖4為碳量子點(diǎn)水溶液中加入酸堿后的焚光發(fā)射光譜圖；
[0025]圖5為碳量子點(diǎn)水溶液中加入金屬離子后的熒光發(fā)射光譜圖；
[0026]圖6為碳量子點(diǎn)的透射電子顯微鏡圖；
[0027]圖7為碳量子點(diǎn)標(biāo)記的PC-3 (人前列腺癌)細(xì)胞激光共聚焦圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面結(jié)合實(shí)施例，詳細(xì)描述本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0029]本發(fā)明利用維生素中碳、氮和氧元素豐富的特點(diǎn)，采用成熟的溶劑熱合成方法制備碳量子點(diǎn)，是一種簡單的，低成本的和綠色環(huán)保的熒光碳量子點(diǎn)制備方法。
[0030]實(shí)施例1
[0031]將0.1g維生素B9加入到35ml去離子水中，在90°C的水浴鍋中磁力攪拌30min形成均勻的溶液。再將所得溶液轉(zhuǎn)移到容量為50ml的聚四氟乙烯反應(yīng)釜中，200°C反應(yīng)2h。自然冷卻至室溫后得黃色透明液體，以12000r/min的轉(zhuǎn)速離心20min后，取上清液冷凍干燥，從而得到具有強(qiáng)藍(lán)色熒光的碳量子點(diǎn)。
[0032]實(shí)施例2
[0033]將0.1g維生素B9加入到35ml體積濃度為30 %的乙醇溶液中，在90°C的水浴鍋中磁力攪拌30min形成均勻的溶液。再將所得溶液轉(zhuǎn)移到容量為50ml的聚四氟乙烯反應(yīng)釜中，200°C反應(yīng)2h。自然冷卻至室溫后得黃色透明液體，以12000r/min的轉(zhuǎn)速離心20min后，取上清液冷凍干燥，從而得到具有強(qiáng)藍(lán)色熒光的碳量子點(diǎn)。本例溶劑采用體積濃度為30%的乙醇溶液，可以提高維生素B9的溶解度。
[0034]實(shí)施例3
[0035]將0.1g維生素B9加入到35ml乙二醇中，磁力攪拌30min形成均勻的溶液。再將所得溶液轉(zhuǎn)移到容量為50ml的聚四氟乙烯反應(yīng)釜中，200°C反應(yīng)2h。自然冷卻至室溫后得淺棕色透明液體，以12000r/min的轉(zhuǎn)速離心20min后，取上清液冷凍干燥，從而得到具有強(qiáng)藍(lán)色熒光的碳量子點(diǎn)。本例溶劑為乙二醇，是一種有機(jī)溶劑，能夠提高維生素B9的溶解度。
[0036]實(shí)施例4
[0037]將0.1g維生素B9加入到35ml丙三醇中，磁力攪拌30min形成均勻的溶液。再將所得溶液轉(zhuǎn)移到容量為50ml的聚四氟乙烯反應(yīng)釜中，200°C反應(yīng)2h。自然冷卻至室溫后得深棕色液體，以12000r/min的轉(zhuǎn)速離心20min后，取上清液冷凍干燥，從而得到具有強(qiáng)藍(lán)色熒光的碳量子點(diǎn)。丙三醇也是一種有機(jī)溶劑，能夠提高維生素B9的溶解度。
[0038]實(shí)施例5
[0039]將0.1g維生素B9加入到35ml 二甲基甲酰胺溶液中，磁力攪拌30min形成均勻的溶液。再將所得溶液轉(zhuǎn)移到容量為50ml的聚四氟乙烯反應(yīng)釜中，200°C反應(yīng)2h。自然冷卻至室溫后得深棕色液體，以12000r/min的轉(zhuǎn)速離心20min后，取上清液冷凍干燥，從而得到具有強(qiáng)藍(lán)色熒光的碳量子點(diǎn)。二甲基甲酰胺溶液也是一種有機(jī)溶劑，能夠提高維生素89的溶解度。
[0040]實(shí)施例6
[0041]將0.1g維生素B9加入到35ml甲胺溶液中，磁力攪