一種熒光光色可調(diào)碳量子點(diǎn)的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種熒光光色可調(diào)碳量子點(diǎn)的制備方法，屬于納米材料【技術(shù)領(lǐng)域】。本方法以檸檬酸或檸檬酸鹽為碳源，以含氮化合物為氮化劑，過氧化氫為氧化劑，通過水熱合成法得到在紫外光激發(fā)下發(fā)藍(lán)色或綠色熒光的碳量子點(diǎn)水溶液，反應(yīng)條件容易控制，適宜規(guī)?；a(chǎn)；制備得到的碳量子點(diǎn)具有熒光光色可調(diào)、產(chǎn)率高、量子效率高、結(jié)果重復(fù)性好等諸多優(yōu)點(diǎn)。產(chǎn)物可以直接用于腫瘤細(xì)胞標(biāo)記及活細(xì)胞成像標(biāo)記。本發(fā)明方法僅需一種反應(yīng)物即可，并且原料易得、無毒，生產(chǎn)過程無需特殊防護(hù)，反應(yīng)條件容易控制，所得到的碳量子點(diǎn)具有產(chǎn)率高、量子效率高、結(jié)果重復(fù)性好等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明方法具有產(chǎn)率高、制備工藝簡(jiǎn)單、成本低、易于規(guī)模化生產(chǎn)等特點(diǎn)。
【專利說明】一種熒光光色可調(diào)碳量子點(diǎn)的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種熒光光色可調(diào)碳量子點(diǎn)的制備方法，屬于納米材料【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]量子點(diǎn)納米材料尤其是半導(dǎo)體量子點(diǎn)由于其優(yōu)異的熒光性質(zhì)而在很多領(lǐng)域特別是光電器件、生物標(biāo)記及生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。但是半導(dǎo)體量子點(diǎn)材料由于在制備過程中常使用到重金屬離子，如鎘、鉛等，導(dǎo)致其具有很大的生物毒性以及環(huán)境危害性，嚴(yán)重限制了其在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用。近些年，碳量子點(diǎn)在光學(xué)探針、生物圖像探針、發(fā)光二極管及可見光活性催化等領(lǐng)域展示出了很大的應(yīng)用潛力。碳量子點(diǎn)具有很多優(yōu)異的熒光性質(zhì)，如具有復(fù)合多色熒光、發(fā)射光可調(diào)，并且具有量子產(chǎn)率高、表面化學(xué)可控、低毒、水溶性好等優(yōu)點(diǎn)，使其成為半導(dǎo)體量子點(diǎn)納米材料的理想替代材料。特別是相對(duì)于半導(dǎo)體量子點(diǎn)材料的重金屬元素組分的高毒性來說，碳量子點(diǎn)的主要組成是非毒性的碳元素，因此，熒光碳量子點(diǎn)在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域有著巨大的應(yīng)用前景。但是，因?yàn)槭艿街苽浞椒爱a(chǎn)品質(zhì)量方面等方面的影響，碳量子點(diǎn)材料的廣泛應(yīng)用受到了很大限制。目前制備碳量子點(diǎn)最常用的方法有高能輻射、激光消融等物理方法，以及煙灰氧化、碳水化合物碳化、聚合物熱解、電化學(xué)、微波輔助熱解以及碳材料化學(xué)分解等，但是這些方法往往存在產(chǎn)率低、成本高或量子效率低等缺點(diǎn)。此外，在已有的報(bào)道中，碳量子點(diǎn)材料多以藍(lán)色熒光為主，盡管藍(lán)色熒光碳量子點(diǎn)材料在光電器件、生物標(biāo)記及生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域具有很重要的應(yīng)用，不過，由于某些生物組織本身對(duì)光線的自吸收以及自發(fā)熒光也都集中在藍(lán)色波長區(qū)域，因此，在某些情況下限制了其應(yīng)用。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明的目的是提出一種熒光光色可調(diào)碳量子點(diǎn)的制備方法，對(duì)已有的碳量子點(diǎn)的制備方法進(jìn)行改進(jìn)，通過 添加氧化劑調(diào)節(jié)熒光顏色，以擴(kuò)大碳量子點(diǎn)的應(yīng)用范圍，并簡(jiǎn)化制備工藝，使其適宜規(guī)?；a(chǎn)。
[0004]本發(fā)明提出的熒光光色可調(diào)碳量子點(diǎn)的制備方法，可以有三種不同的技術(shù)方案，其中:第一種技術(shù)方案包括以下步驟:
[0005]( I)將檸檬酸或檸檬酸鹽加入水中，使檸檬酸或檸檬酸鹽的質(zhì)量百分比濃度為0.2%~30%，得到檸檬酸或檸檬酸鹽溶液；
[0006](2)以含氮化合物作為氮化劑，將氮化劑加入到步驟(1)的檸檬酸或檸檬酸鹽溶液中，加入的摩爾比為:氮化劑:檸檬酸或檸檬酸鹽溶液=1:2~50，室溫下用磁力攪拌，使檸檬酸鹽和氮化劑充分溶解，得到混合液；
[0007](3)將步驟(2)的混合液放入水熱反應(yīng)釜中，移入烘箱中進(jìn)行熱解反應(yīng)，反應(yīng)溫度為120°C~200°C，反應(yīng)時(shí)間為2~24小時(shí)，得到粗產(chǎn)物；
[0008](4)將步驟(3)的粗產(chǎn)物用透析袋進(jìn)行透析，透析袋的截流分子量為100-10000，透析時(shí)間為6~72小時(shí)，得到紫外光激發(fā)下發(fā)藍(lán)色熒光的碳量子點(diǎn)水溶液。[0009]第二種技術(shù)方案包括以下步驟:
[0010]( I)將檸檬酸或檸檬酸鹽加入水中，使檸檬酸或檸檬酸鹽的質(zhì)量百分比濃度為0.2%~30%，得到檸檬酸或檸檬酸鹽溶液；
[0011](2)以含氮化合物作為氮化劑，以過氧化氫作為氧化劑，加入到步驟(1)的檸檬酸或檸檬酸鹽溶液中，加入的摩爾比為:氮化劑:檸檬酸或檸檬酸鹽溶液=1:2~50，氧化劑:檸檬酸或檸檬酸鹽溶液=1:5~25,室溫下磁力攪拌,使檸檬酸或檸檬酸鹽、含氮化合物以及過氧化氫充分溶解并混合均勻，得到混合液；
[0012](3)將步驟(2)的混合液放入水熱反應(yīng)釜中，移入烘箱中進(jìn)行熱解反應(yīng)，反應(yīng)溫度為120°C~200°C，反應(yīng)時(shí)間為2~24小時(shí)，得到粗產(chǎn)物；
[0013](4)將步驟(3)的粗產(chǎn)物用透析袋進(jìn)行透析，透析袋的截流分子量為100-10000，透析時(shí)間為6~72小時(shí)，得到紫外光激發(fā)下發(fā)綠色熒光的碳量子點(diǎn)水溶液。
[0014]第三種技術(shù)方案包括以下步驟:
[0015](I)將檸檬酸或檸檬酸鹽加入水中，使檸檬酸或檸檬酸鹽的質(zhì)量百分比濃度為0.2%~30%，得到檸檬酸或檸檬酸鹽溶液；
[0016](2)以含氮化合物作為氮化劑，將氮化劑加入到步驟(1)的檸檬酸或檸檬酸鹽溶液中，加入的摩爾比為:氮化劑:檸檬酸或檸檬酸鹽溶液=1:2~50，室溫下用磁力攪拌，使檸檬酸或檸檬酸鹽和氮化劑充分溶解，得到混合液；
[0017](3)將步驟(2)的混合液放入水熱反應(yīng)釜中，移入烘箱中進(jìn)行熱解反應(yīng)，反應(yīng)溫度為120V~200°C，反應(yīng)時(shí)間為2~24小時(shí)，得到第一粗產(chǎn)物；
[0018](4)將過氧化氫作為氧化劑加入到步驟(4)的第一粗產(chǎn)物中，加入摩爾比比例為:氧化劑:檸檬酸或檸檬酸鹽=1:5~25，在磁力攪拌器攪拌下使得混合液混合均勻；
[0019](5)將步驟(4)的混合液移入水熱反應(yīng)釜中，放入移入烘箱中進(jìn)行水熱氧化反應(yīng)，反應(yīng)溫度為120°C~200°C，反應(yīng)時(shí)間為2~24小時(shí)，得到第二粗產(chǎn)物；
[0020](6)將步驟(5)的第二粗產(chǎn)物用透析袋進(jìn)行透析，透析袋的截流分子量為100-10000，透析時(shí)間為6~72小時(shí)，得到紫外光激發(fā)下發(fā)綠色熒光的碳量子點(diǎn)水溶液。
[0021]上述三個(gè)方案中，所述的檸檬酸鹽為檸檬酸鈉、檸檬酸鉀或檸檬酸銨中的任何一種。
[0022]上述三個(gè)方案中，所述的含氮化合物為碳酸氫銨、碳酸銨、氨水或尿素中的任何一種。
[0023]本發(fā)明提出的熒光光色可調(diào)碳量子點(diǎn)的制備方法，其優(yōu)點(diǎn)是，本發(fā)明方法原料易得，無毒，生產(chǎn)過程中無需特殊防護(hù)；合成工藝簡(jiǎn)單，以檸檬酸或檸檬酸鹽為碳源，以含氮化合物為氮化劑，過氧化氫為氧化劑，通過水熱合成法得到在紫外光激發(fā)下發(fā)藍(lán)色或綠色熒光的碳量子點(diǎn)水溶液，反應(yīng)條件容易控制，適宜規(guī)?；a(chǎn)；制備得到的碳量子點(diǎn)具有熒光光色可調(diào)、產(chǎn)率高、量子效率高、結(jié)果重復(fù)性好等諸多優(yōu)點(diǎn)。而且，本發(fā)明方法中通過簡(jiǎn)單添加氧化劑實(shí)現(xiàn)對(duì)熒光顏色的調(diào)節(jié)，制備的藍(lán)色或綠色熒光碳量子點(diǎn)，可以應(yīng)用于細(xì)胞標(biāo)記及活細(xì)胞成像，將培養(yǎng)后的細(xì)胞加入含有藍(lán)色或綠色熒光碳量子點(diǎn)的培養(yǎng)基進(jìn)行共孵育，并用熒光顯微鏡進(jìn)行觀察，且可直接用于腫瘤細(xì)胞標(biāo)記。
【專利附圖】
【附圖說明】[0024]圖1為本發(fā)明實(shí)施例中實(shí)施例一，實(shí)施例六，實(shí)施例1^一制備的藍(lán)色以及綠色熒光碳量子點(diǎn)在日光和365納米紫外光照射下的照片。
[0025]圖2為本發(fā)明實(shí)施例一制備的藍(lán)色熒光碳量子點(diǎn)在不同紫外激發(fā)波長下的熒光光譜和激發(fā)光譜。
[0026]圖3為本發(fā)明實(shí)施例六制備的綠色熒光碳量子點(diǎn)在不同紫外激發(fā)波長下的光致發(fā)光譜以及相應(yīng)的激發(fā)光譜圖。
[0027]圖4為本發(fā)明實(shí)施例十一制備得到的綠色熒光碳量子點(diǎn)的熒光光譜以及相應(yīng)的激發(fā)光譜。
[0028]圖5為本發(fā)明實(shí)施例制備的藍(lán)色及綠色熒光碳量子點(diǎn)標(biāo)記腫瘤細(xì)胞Hela細(xì)胞的熒光顯微鏡圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]本發(fā)明提出的熒光光色可調(diào)碳量子點(diǎn)的制備方法，可以有三種不同的技術(shù)方案，其中:第一種技術(shù)方案包括以下步驟:
[0030]( I)將檸檬酸或檸檬酸鹽加入水中，使檸檬酸或檸檬酸鹽的質(zhì)量百分比濃度為0.2%~30%，得到檸檬酸或檸檬酸鹽溶液；
[0031 ] (2)以含氮化合物作為氮化劑，將氮化劑加入到步驟(1)的檸檬酸或檸檬酸鹽溶液中，加入的摩爾比為:氮化劑:檸檬酸或檸檬酸鹽溶液=1:2~50，室溫下用磁力攪拌，使檸檬酸鹽和氮化劑充分溶解，得到混合液；
[0032](3)將步驟(2)的混合液放入水熱反應(yīng)釜中，移入烘箱中進(jìn)行熱解反應(yīng)，反應(yīng)溫度為120°C~200°C，反應(yīng)時(shí)間為2~24小時(shí)，得到粗產(chǎn)物；
[0033](4)將步驟(3)的粗產(chǎn)物用透析袋進(jìn)行透析，透析袋的截流分子量為100-10000，透析時(shí)間為6~72小時(shí)，得到紫外光激發(fā)下發(fā)藍(lán)色熒光的碳量子點(diǎn)水溶液。
[0034]第二種技術(shù)方案包括以下步驟:
[0035]( I)將檸檬酸或檸檬酸鹽加入水中，使檸檬酸或檸檬酸鹽的質(zhì)量百分比濃度為
0.2%~30%，得到檸檬酸或檸檬酸鹽溶液；
[0036](2)以含氮化合物作為氮化劑，以過氧化氫作為氧化劑，加入到步驟(1)的檸檬酸或檸檬酸鹽溶液中，加入的摩爾比為:氮化劑:檸檬酸或檸檬酸鹽溶液=1:2~50，氧化劑:檸檬酸或檸檬酸鹽溶液=1:5~25,室溫下磁力攪拌,使檸檬酸或檸檬酸鹽、含氮化合物以及過氧化氫充分溶解并混合均勻，得到混合液；
[0037](3)將步驟(2)的混合液放入水熱反應(yīng)釜中，移入烘箱中進(jìn)行熱解反應(yīng)，反應(yīng)溫度為120°C~200°C，反應(yīng)時(shí)間為2~24小時(shí)，得到粗產(chǎn)物；
[0038](4)將步驟(3)的粗產(chǎn)物用透析袋進(jìn)行透析，透析袋的截流分子量為100-10000，透析時(shí)間為6~72小時(shí)，得到紫外光激發(fā)下發(fā)綠色熒光的碳量子點(diǎn)水溶液。
[0039]第三種技術(shù)方案包括以下步驟:
[0040]( I)將檸檬酸或檸檬酸鹽加入水中，使檸檬酸或檸檬酸鹽的質(zhì)量百分比濃度為
0.2%~30%，得到檸檬酸或檸檬酸鹽溶液；
[0041 ] (2)以含氮化合物作為氮化劑，將氮化劑加入到步驟(1)的檸檬酸或檸檬酸鹽溶液中，加入的摩爾比為:氮化劑:檸檬酸或檸檬酸鹽溶液=1:2~50，室溫下用磁力攪拌，使檸檬酸或檸檬酸鹽和氮化劑充分溶解，得到混合液；
[0042](3)將步驟(2)的混合液放入水熱反應(yīng)釜中，移入烘箱中進(jìn)行熱解反應(yīng)，反應(yīng)溫度為120V~200°C，反應(yīng)時(shí)間為2~24小時(shí)，得到第一粗產(chǎn)物；
[0043](4)將過氧化氫作為氧化劑加入到步驟(4)的第一粗產(chǎn)物中，加入摩爾比比例為:氧化劑:檸檬酸或檸檬酸鹽=1:5~25，在磁力攪拌器攪拌下使得混合液混合均勻；
[0044](5)將步驟(4)的混合液移入水熱反應(yīng)釜中，放入移入烘箱中進(jìn)行水熱氧化反應(yīng)，反應(yīng)溫度為120°C~200°C，反應(yīng)時(shí)間為2~24小時(shí)，得到第二粗產(chǎn)物；
[0045](6)將步驟(5)的第二粗產(chǎn)物用透析袋進(jìn)行透析，透析袋的截流分子量為100-10000，透析時(shí)間為6~72小時(shí)，得到紫外光激發(fā)下發(fā)綠色熒光的碳量子點(diǎn)水溶液。 [0046]上述三個(gè)方案中，所述的檸檬酸鹽為檸檬酸鈉、檸檬酸鉀或檸檬酸銨中的任何一種。
[0047]上述三個(gè)方案中，所述的含氮化合物為碳酸氫銨、碳酸銨、氨水或尿素中的任何一種。
[0048]本發(fā)明方法中，使用的水熱反應(yīng)釜帶有聚四氟乙烯內(nèi)襯。
[0049]以下介紹本發(fā)明方法的實(shí)施例:
[0050]實(shí)施例一、制備紫外光激發(fā)下發(fā)藍(lán)色突光的碳量子點(diǎn):
[0051](I)以0.4克檸檬酸鉀為碳源，加入到20毫升水中溶解，形成檸檬酸鉀水溶液；
[0052](2)稱取2.8克碳酸銨，加入到步驟I的溶液中，室溫條件下磁力攪拌使檸檬酸鉀以及碳酸銨充分溶解并混合均勻；
[0053](3)將步驟2所得到的混合液轉(zhuǎn)移入50毫升聚四氟乙烯內(nèi)襯罐中，裝入不銹鋼水熱反應(yīng)釜中，放入烘箱中，在180攝氏度下，反應(yīng)3小時(shí)，即得到含有碳量子點(diǎn)的棕色溶液。
[0054](4)將步驟3得到的溶液經(jīng)截留分子量為500的透析袋進(jìn)行透析，得到紫外光激發(fā)下發(fā)藍(lán)色熒光的碳量子點(diǎn)水溶液。
[0055]該實(shí)施例一制備的碳量子點(diǎn)的光致發(fā)光性質(zhì)表征:用波長365納米的紫外燈對(duì)碳量子點(diǎn)水溶液樣品進(jìn)行照射，可觀察到明顯藍(lán)光，如圖1所示，其中A為白光下樣品照片，B為手提式紫外燈365納米紫外光照射下樣品熒光照片，用熒光分光光度計(jì)獲得碳量子點(diǎn)的光致發(fā)光譜圖以及相應(yīng)的激發(fā)譜圖，進(jìn)一步證實(shí)本發(fā)明所制備碳量子點(diǎn)在紫外激發(fā)下發(fā)出藍(lán)色熒光，如圖2所示，熒光光譜(實(shí)線，360納米激發(fā)，峰位置為447納米)以及相應(yīng)的激發(fā)光譜(虛線，447納米發(fā)射，激發(fā)譜峰位置為360納米)。
[0056]實(shí)施例二、制備紫外光激發(fā)下發(fā)藍(lán)色熒光的碳量子點(diǎn):
[0057](I)以0.04克檸檬酸鉀為碳源，加入20毫升水中溶解；
[0058](2)稱取0.3克碳酸銨，加入到步驟I的溶液中，室溫條件下磁力攪拌使檸檬酸鉀以及碳酸銨充分溶解并混合均勻；
[0059](3)將步驟2所得到的混合液轉(zhuǎn)移入50毫升聚四氟乙烯內(nèi)襯罐中，裝入不銹鋼水熱反應(yīng)釜中，放入烘箱中，在170攝氏度下，反應(yīng)12小時(shí)，即得到含有碳量子點(diǎn)的溶液。
[0060](4)將步驟3得到的溶液經(jīng)截留分子量為4000的透析袋進(jìn)行透析得到在365納米的紫外燈下發(fā)射藍(lán)光的碳量子點(diǎn)水溶液。
[0061]實(shí)施例三、制備紫外光激發(fā)下發(fā)藍(lán)色熒光的碳量子點(diǎn):
[0062](I)以0.4克檸檬酸鈉為碳源，加入20毫升水中溶解；[0063](2)稱取I克尿素，加入到步驟I的溶液中，室溫條件下磁力攪拌使檸檬酸鈉以及尿素充分溶解并混合均勻；
[0064](3)將步驟2所得到的混合液轉(zhuǎn)移入50毫升聚四氟乙烯內(nèi)襯罐中，裝入不銹鋼水熱反應(yīng)釜中，放入烘箱中，在150攝氏度下，反應(yīng)24小時(shí)，即得到含有碳量子點(diǎn)的溶液。
[0065](4)將步驟3得到的溶液經(jīng)截留分子量為3000的透析袋進(jìn)行透析得到在365納米的紫外燈下發(fā)射藍(lán)光的碳量子點(diǎn)水溶液。
[0066]實(shí)施例四、制備紫外光激發(fā)下發(fā)藍(lán)色熒光的碳量子點(diǎn):
[0067](I)以0.04克檸檬酸銨為碳源，加入20毫升水中溶解；
[0068](2)稱取3毫升30%的氨水，加入到步驟I的溶液中，室溫條件下磁力攪拌使檸檬酸銨以及氨水充分溶解并混合均勻；
[0069](3)將步驟2所得到的混合液轉(zhuǎn)移入50毫升聚四氟乙烯內(nèi)襯罐中，裝入不銹鋼水熱反應(yīng)釜中，放入烘箱中，在200攝氏度下，反應(yīng)2小時(shí)，即得到含有碳量子點(diǎn)的溶液。
[0070](4)將步驟3得到的溶液經(jīng)截留分子量為500的透析袋進(jìn)行透析得到在365納米的紫外燈下發(fā)射藍(lán)光的碳量子點(diǎn)水溶液。
[0071]實(shí)施例五、制備紫外光激發(fā)下發(fā)藍(lán)色熒光的碳量子點(diǎn):
[0072](I)以0.04克檸檬酸為碳源，加入20毫升水中溶解；
[0073](2)稱取0.3克碳酸銨，加入到步驟I的溶液中，室溫條件下磁力攪拌使檸檬酸鈉以及碳酸銨充分溶解并混合均勻；
[0074](3)將步驟2所得到的混合液轉(zhuǎn)移入50毫升聚四氟乙烯內(nèi)襯罐中，裝入不銹鋼水熱反應(yīng)釜中，放入烘箱中，在120攝氏度下，反應(yīng)24小時(shí)，即得到含有碳量子點(diǎn)的溶液。
[0075](4)將步驟3得到的溶液經(jīng)截留分子量為3500的透析袋進(jìn)行透析得到在365納米的紫外燈下發(fā)射藍(lán)光的碳量子點(diǎn)水溶液。
[0076]實(shí)施例六、制備紫外光激發(fā)下發(fā)綠色熒光的碳量子點(diǎn):
[0077](I)以0.4克檸檬酸鈉為碳源，加入20毫升水中溶解；
[0078](2)稱取3.2克碳酸氫銨，和3毫升含30%的過氧化氫水溶液，加入到步驟I的溶液中，室溫條件下磁力攪拌使檸檬酸鈉，碳酸氫銨以及過氧化氫充分溶解并混合均勻；
[0079](3)將步驟2所得到的混合液轉(zhuǎn)移入50毫升聚四氟乙烯內(nèi)襯罐中，裝入不銹鋼水熱反應(yīng)釜中，放入烘箱中，在170攝氏度下，反應(yīng)12小時(shí)，即得到含有碳量子點(diǎn)的淡黃色溶液。
[0080](4)將步驟3得到的溶液經(jīng)截留分子量為3000的透析袋進(jìn)行透析得到碳量子點(diǎn)水溶液。
[0081]該實(shí)施例六制備的發(fā)綠色熒光的碳量子點(diǎn)的光致發(fā)光性質(zhì)表征:用波長365納米的紫外燈對(duì)碳量子點(diǎn)水溶液樣品進(jìn)行照射，可觀察到明顯綠光，如圖1，其中C為白光下樣品照片，D為手提式紫外燈365納米紫外光照射下樣品熒光照片；用熒光分光光度計(jì)獲得碳量子點(diǎn)的光致發(fā)光譜圖以及相應(yīng)的激發(fā)譜圖，進(jìn)一步證實(shí)本發(fā)明所制備碳量子點(diǎn)在紫外激發(fā)下發(fā)出綠色熒光，如圖3所示，熒光光譜(實(shí)線，372納米激發(fā)，峰位置為560納米)以及相應(yīng)的激發(fā)光譜(虛線，560納米發(fā)射，激發(fā)譜峰位置為372納米))。
[0082]實(shí)施例七、制備紫外光激發(fā)下發(fā)綠色熒光的碳量子點(diǎn):·[0083](I)以0.4克檸檬酸鉀為碳源，加入20毫升水中溶解；[0084](2)稱取3克尿素,和5毫升含30%的過氧化氫水溶液,加入到步驟I的溶液中，室溫條件下磁力攪拌使檸檬酸鉀，尿素以及過氧化氫充分溶解并混合均勻；
[0085](3)將步驟2所得到的混合液轉(zhuǎn)移入50毫升聚四氟乙烯內(nèi)襯罐中，裝入不銹鋼水熱反應(yīng)釜中，放入烘箱中，在180攝氏度下，反應(yīng)4小時(shí)，即得到含有碳量子點(diǎn)的溶液。
[0086](4)將步驟3得到的溶液經(jīng)截留分子量為10000的透析袋進(jìn)行透析得到在365納米的紫外燈下發(fā)射綠光的碳量子點(diǎn)水溶液。
[0087]實(shí)施例八、制備紫外光激發(fā)下發(fā)綠色熒光的碳量子點(diǎn):
[0088](I)以0.4克檸檬酸銨為碳源，加入20毫升水中溶解；
[0089](2)移取3毫升50%的氨水，和10毫升含30%的過氧化氫水溶液，加入到步驟I的溶液中，室溫條件下磁力攪拌使檸檬酸銨，氨水以及過氧化氫充分溶解并混合均勻；
[0090](3)將步驟2所得到的混合液轉(zhuǎn)移入50毫升聚四氟乙烯內(nèi)襯罐中，裝入不銹鋼水熱反應(yīng)釜中，放入烘箱中，在170攝氏度下，反應(yīng)12小時(shí)，即得到含有碳量子點(diǎn)的溶液。
[0091](4)將步驟3得到的溶液經(jīng)截留分子量為8000的透析袋進(jìn)行透析得到在365納米的紫外燈下發(fā)射綠光的碳量子點(diǎn)水溶液。
[0092]實(shí)施例九、制備紫外光激發(fā)下發(fā)綠色熒光的碳量子點(diǎn):
[0093](I)以2克檸檬酸鈉為碳源，加入20毫升水中溶解；
[0094](2)稱取3克碳酸銨,和10毫升含30%的過氧化氫水溶液,加入到步驟I的溶液中，室溫條件下磁力攪拌使檸 檬酸鈉，碳酸銨以及過氧化氫充分溶解并混合均勻；
[0095](3)將步驟2所得到的混合液轉(zhuǎn)移入50毫升聚四氟乙烯內(nèi)襯罐中，裝入不銹鋼水熱反應(yīng)釜中，放入烘箱中200攝氏度2小時(shí)，即得到含有碳量子點(diǎn)的溶液。
[0096](4)將步驟3得到的溶液經(jīng)截留分子量為8000的透析袋進(jìn)行透析得到在365納米的紫外燈下發(fā)射綠光的碳量子點(diǎn)水溶液。
[0097]實(shí)施例十、制備紫外光激發(fā)下發(fā)綠色熒光的碳量子點(diǎn):
[0098](I)以0.4克檸檬酸為碳源，加入20毫升水中溶解；
[0099](2)稱取3克尿素，和10毫升含30%的過氧化氫水溶液，加入到步驟I的溶液中，室溫條件下磁力攪拌使檸檬酸鈉，尿素以及過氧化氫充分溶解并混合均勻；
[0100](3)將步驟2所得到的混合液轉(zhuǎn)移入50毫升聚四氟乙烯內(nèi)襯罐中，裝入不銹鋼水熱反應(yīng)爸中，放入烘箱中160攝氏度下,反應(yīng)24小時(shí)，即得到含有碳量子點(diǎn)的溶液。
[0101](4)將步驟3得到的溶液經(jīng)截留分子量為100的透析袋進(jìn)行透析得到在365納米的紫外燈下發(fā)射綠光的碳量子點(diǎn)水溶液。
[0102]實(shí)施例十一、制備紫外光激發(fā)下發(fā)綠色熒光的碳量子點(diǎn):
[0103](I)以0.4克檸檬酸鈉為碳源，加入20毫升水中溶解；
[0104](2)稱取2.8克碳酸氫銨，加入到步驟I的溶液中，室溫條件下磁力攪拌使檸檬酸鈉以及碳酸氫銨充分溶解并混合均勻；
[0105](3)將步驟2所得到的混合液轉(zhuǎn)移入50毫升聚四氟乙烯內(nèi)襯罐中，裝入不銹鋼水熱反應(yīng)釜中，放入烘箱中，在180攝氏度下，反應(yīng)3小時(shí)，即得到棕色溶液。
[0106](4)移取3毫升含30%的過氧化氫水溶液加入到步驟3的得到溶液中，室溫條件下磁力攪拌使混合均勻。
[0107](5)將步驟4所得到的混合液轉(zhuǎn)移入50毫升聚四氟乙烯內(nèi)襯罐中，裝入不銹鋼水熱反應(yīng)釜中，放入烘箱中，在180攝氏度下反應(yīng)3小時(shí)，即得到淺黃色溶液。
[0108](6)將步驟5得到的溶液經(jīng)截留分子量為500的透析袋進(jìn)行透析得到碳量子點(diǎn)水溶液。
[0109]本實(shí)施例十一制備的紫外光激發(fā)下發(fā)綠色熒光的碳量子點(diǎn)光致發(fā)光性質(zhì)表征:用波長365納米的紫外燈對(duì)碳量子點(diǎn)水溶液樣品進(jìn)行照射，可觀察到明顯綠光，如圖1所示，其中E為白光下樣品照片，F(xiàn)為手提式紫外燈365納米紫外光照射下樣品熒光照片；用熒光分光光度計(jì)獲得碳量子點(diǎn)的光致發(fā)光譜圖以及相應(yīng)的激發(fā)譜圖，進(jìn)一步證實(shí)本發(fā)明所制備碳量子點(diǎn)在紫外激發(fā)下發(fā)出綠色熒光，如圖4所示，熒光光譜(實(shí)線，413納米激發(fā)，峰位置為563納米)以及相應(yīng)的激發(fā)光譜(虛線，563納米發(fā)射，激發(fā)譜峰位置為413納米)。
[0110]實(shí)施例十二、制備紫外光激發(fā)下發(fā)綠色熒光的碳量子點(diǎn):
[0111](I)以2克檸檬酸鉀為碳源，加入20毫升水中溶解；
[0112](2)稱取3克尿素，加入到步驟I的溶液中，室溫條件下磁力攪拌使檸檬酸鉀以及尿素充分溶解并混合均勻；
[0113](3)將步驟2所得到的混合液轉(zhuǎn)移入50毫升聚四氟乙烯內(nèi)襯罐中，裝入不銹鋼水熱反應(yīng)釜中，放入烘箱中180攝氏度5小時(shí)，即得到棕色溶液。[0114](4)移取5毫升含30%的過氧化氫水溶液加入到步驟3的得到溶液中，室溫條件下磁力攪拌使混合均勻。
[0115](5)將步驟4所得到的混合液轉(zhuǎn)移入50毫升聚四氟乙烯內(nèi)襯罐中，裝入不銹鋼水熱反應(yīng)釜中，放入烘箱中，在180攝氏度下，反應(yīng)3小時(shí)，即得到淺黃色溶液。
[0116](6)將步驟5得到的溶液經(jīng)截留分子量為500的透析袋進(jìn)行透析得到在365納米的紫外燈下發(fā)射綠光的碳量子點(diǎn)水溶液。
[0117]實(shí)施例十三、制備紫外光激發(fā)下發(fā)綠色熒光的碳量子點(diǎn):
[0118](I)以2克檸檬酸銨為碳源，加入20毫升水中溶解；
[0119](2)移取3毫升50%的氨水，加入到步驟I的溶液中，室溫條件下磁力攪拌使檸檬酸銨以及氨水充分溶解并混合均勻；
[0120](3)將步驟2所得到的混合液轉(zhuǎn)移入50毫升聚四氟乙烯內(nèi)襯罐中，裝入不銹鋼水熱反應(yīng)釜中，放入烘箱中，在150攝氏度下，反應(yīng)24小時(shí)，即得到棕色溶液。
[0121](4)移取5毫升含30%的過氧化氫水溶液加入到步驟3的得到溶液中，室溫條件下磁力攪拌使混合均勻。
[0122](5)將步驟4所得到的混合液轉(zhuǎn)移入50毫升聚四氟乙烯內(nèi)襯罐中，裝入不銹鋼水熱反應(yīng)釜中，放入烘箱中，在190攝氏度下，反應(yīng)2小時(shí)，即得到淺黃色溶液。
[0123](6)將步驟5得到的溶液經(jīng)截留分子量為5000的透析袋進(jìn)行透析得到在365納米的紫外燈下發(fā)射綠光的碳量子點(diǎn)水溶液。
[0124]實(shí)施例十四、制備紫外光激發(fā)下發(fā)綠色熒光的碳量子點(diǎn):
[0125](I)以2克檸檬酸為碳源，加入20毫升水中溶解；
[0126](2)稱取3克尿素，加入到步驟I的溶液中，室溫條件下磁力攪拌使檸檬酸鈉以及尿素充分溶解并混合均勻；
[0127](3)將步驟2所得到的混合液轉(zhuǎn)移入50毫升聚四氟乙烯內(nèi)襯罐中，裝入不銹鋼水熱反應(yīng)釜中，放入烘箱中，在160攝氏度下，反應(yīng)10小時(shí)，即得到棕色溶液。[0128](4)移取10毫升含30%的過氧化氫水溶液加入到步驟3的得到溶液中，室溫條件下磁力攪拌使混合均勻。
[0129](5)將步驟4所得到的混合液轉(zhuǎn)移入50毫升聚四氟乙烯內(nèi)襯罐中，裝入不銹鋼水熱反應(yīng)釜中，放入烘箱中，在180攝氏度下，反應(yīng)4小時(shí)，即得到淺黃色溶液。
[0130](6)將步驟5得到的溶液經(jīng)截留分子量為1000的透析袋進(jìn)行透析得到在365納米的紫外燈下發(fā)射綠光的碳量子點(diǎn)水溶液。
[0131]應(yīng)用實(shí)例:藍(lán)色或綠色熒光碳量子點(diǎn)的活細(xì)胞成像應(yīng)用:
[0132](I)將宮頸癌Hela細(xì)胞接種于石英底培養(yǎng)皿中，在37攝氏度、5%二氧化碳培養(yǎng)箱中培養(yǎng)；
[0133](2)細(xì)胞貼壁后，吸去原培養(yǎng)液，分別加入到含有本發(fā)明實(shí)例一、六、十一制備的藍(lán)色或綠色熒光碳量子點(diǎn)的三個(gè)培養(yǎng)基中，在37攝氏度，二氧化碳濃度為5%培養(yǎng)箱中共孵育
24小時(shí)；
[0134](3)取出培養(yǎng)皿，用磷酸鹽緩沖液緩沖液清洗掉培養(yǎng)液，使用多聚甲醛的磷酸鹽緩沖液緩沖液固定細(xì)胞；
[0135](4)在倒置熒光顯微鏡下觀察碳量子點(diǎn)對(duì)Hela細(xì)胞標(biāo)記情況，如圖5所示，其中A、B為實(shí)施例一得到的藍(lán)色熒光碳量子點(diǎn)標(biāo)記Hela細(xì)胞的熒光顯微鏡圖，A為鹵素?zé)艄庀录?xì)胞圖樣，B為汞燈紫外光照射下細(xì)胞熒光圖；C、D為實(shí)例六得到的藍(lán)色熒光碳量子點(diǎn)標(biāo)記Hela細(xì)胞的熒光顯微鏡圖，C為鹵素?zé)艄庀录?xì)胞圖樣，D為汞燈藍(lán)光照射下細(xì)胞熒光圖；E、F為實(shí)例十一得到的藍(lán)色熒光碳量子點(diǎn)標(biāo)記Hela細(xì)胞的`光顯微鏡圖，E為鹵素?zé)艄庀录?xì)胞圖樣，F(xiàn)為汞燈藍(lán)光照射下細(xì)胞熒光圖。
【權(quán)利要求】
1.一種熒光光色可調(diào)碳量子點(diǎn)的制備方法，其特征在于該方法包括以下步驟: (1)將檸檬酸或檸檬酸鹽加入水中，使檸檬酸或檸檬酸鹽的質(zhì)量百分比濃度為0.2%~30%，得到檸檬酸或檸檬酸鹽溶液； (2)以含氮化合物作為氮化劑，將氮化劑加入到步驟(1)的檸檬酸或檸檬酸鹽溶液中，加入的摩爾比為:氮化劑:檸檬酸或檸檬酸鹽溶液=1:2~50，室溫下用磁力攪拌，使檸檬酸鹽和氮化劑充分溶解，得到混合液； (3)將步驟(2)的混合液放入水熱反應(yīng)釜中，移入烘箱中進(jìn)行熱解反應(yīng)，反應(yīng)溫度為120°C~200°C，反應(yīng)時(shí)間為2~24小時(shí)，得到粗產(chǎn)物； (4)將步驟(3)的粗產(chǎn)物用透析袋進(jìn)行透析，透析袋的截流分子量為100-10000，透析時(shí)間為6~72小時(shí)，得到紫外光激發(fā)下發(fā)藍(lán)色熒光的碳量子點(diǎn)水溶液。
2.一種熒光光色可調(diào)碳量子點(diǎn)的制備方法，其特征在于該方法包括以下步驟: (1)將檸檬酸或檸檬酸鹽加入水中，使檸檬酸或檸檬酸鹽的質(zhì)量百分比濃度為0.2%~30%，得到檸檬酸或檸檬酸鹽溶液； (2)以含氮化合物作為氮化劑，以過氧化氫作為氧化劑，加入到步驟(1)的檸檬酸或檸檬酸鹽溶液中，加入的摩爾比為:氮化劑:檸檬酸或檸檬酸鹽溶液=1:2~50，氧化劑:檸檬酸或檸檬酸鹽溶液=1:5~25，室溫下磁力攪拌，使檸檬酸或檸檬酸鹽、含氮化合物以及過氧化氫充分溶解并混合均勻，得到混合液； (3)將步驟(2)的混合液放入水熱反應(yīng)釜中，移入烘箱中進(jìn)行熱解反應(yīng)，反應(yīng)溫度為120°C~200°C，反應(yīng)時(shí)間為2~24小時(shí)，得到粗產(chǎn)物； (4)將步驟(3)的粗產(chǎn)物用透析袋進(jìn)行透析，透析袋的截流分子量為100-10000，透析時(shí)間為6~72小時(shí)，得到紫外光激發(fā)下發(fā)綠色熒光的碳量子點(diǎn)水溶液。
3.一種熒光光色可調(diào)碳量子點(diǎn)的制備方法，其特征在于該方法包括以下步驟: (1)將檸檬酸或檸檬酸鹽加入水中，使檸檬酸或檸檬酸鹽的質(zhì)量百分比濃度為0.2%~30%，得到檸檬酸或檸檬酸鹽溶液； (2)以含氮化合物作為氮化劑，將氮化劑加入到步驟(1)的檸檬酸或檸檬酸鹽溶液中，加入的摩爾比為:氮化劑:檸檬酸或檸檬酸鹽溶液=1:2~50，室溫下用磁力攪拌，使檸檬酸或檸檬酸鹽和氮化劑充分溶解，得到混合液； (3)將步驟(2)的混合液放入水熱反應(yīng)釜中，移入烘箱中進(jìn)行熱解反應(yīng)，反應(yīng)溫度為120°C~200°C，反應(yīng)時(shí)間為2~24小時(shí)，得到第一粗產(chǎn)物； (4)將過氧化氫作為氧化劑加入到步驟(4)的第一粗產(chǎn)物中，加入摩爾比比例為:氧化劑:檸檬酸或檸檬酸鹽=1:5~25，在磁力攪拌器攪拌下使得混合液混合均勻； (5)將步驟(4)的混合液移入水熱反應(yīng)釜中，放入移入烘箱中進(jìn)行水熱氧化反應(yīng)，反應(yīng)溫度為120°C~200°C，反應(yīng)時(shí)間為2~24小時(shí)，得到第二粗產(chǎn)物； (6)將步驟(5)的第二粗產(chǎn)物用透析袋進(jìn)行透析，透析袋的截流分子量為100-10000，透析時(shí)間為6~72小時(shí)，得到紫外光激發(fā)下發(fā)綠色熒光的碳量子點(diǎn)水溶液。
4.如權(quán)利要求1、2或3所述的熒光光色可調(diào)碳量子點(diǎn)的制備方法，其特征在于其中所述的檸檬酸鹽為檸檬酸鈉、檸檬酸鉀或檸檬酸銨中的任何一種。
5.如權(quán)利要求1、2或3所述的熒光光色可調(diào)碳量子點(diǎn)的制備方法，其特征在于其中所述的含氮化合物為碳酸氫銨、碳酸銨、氨水或尿素中的任何一種。
【文檔編號(hào)】C09K11/65GK103663412SQ201310652713
【公開日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年12月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月5日
【發(fā)明者】劉向峰, 崔巖巖, 胡中波 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院大學(xué)