一种聚集诱导发光碳点及其制备方法与应用与流程

本发明属于材料领域，具体涉及一种聚集诱导发光碳点及其制备方法与其应用于检测且去除水体系中的al3+。

背景技术：

1、碳点(cds)是一类尺寸小于10nm的零维纳米材料，自2004年被报道以后便引起了广泛关注。碳点是由分散的类球状碳颗粒组成，这些碳颗粒是由sp2杂化的碳核和多种官能团组成，如羟基、羧基和氨基等，这些表面基团既提供了丰富的修饰位点，又保证了碳点的水溶性。碳点特殊的结构使其拥有优异的光学性质，如发射依赖激发的性质、上转换发光、抗光漂白和抗光闪烁等。然而传统的荧光碳点在分散态是有良好的荧光，而在聚集态时，由于能量转移和π-π堆积作用导致荧光猝灭，限制了碳点的应用。基于此，研究人员制备了聚集诱导发光(aie)碳点来克服这一缺陷。

2、al是地壳中含量最丰富的金属元素，在生产生活中被广泛应用，对环境造成了一定的影响。al的过量摄入会对人体的中枢神经和免疫系统造成一定的影响，并且导致多种疾病的发生，如阿尔兹海默病、帕金森病等。因此，如何方便快速、高灵敏度检测al3+和去除al3+成为当今化学、生物学等领域亟待解决的问题。

3、现有技术中公开了可以利用aie碳点来检测水体系中的al3+，然而aie碳点也仅限于通过荧光增强来检测al3+，并不能兼具去除al3+的效果。

技术实现思路

1、为了克服上述问题，本发明提供了一种聚集诱导发光碳点及其制备方法与其应用于检测且去除水体系中的al3+。

2、为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：

3、本发明的第一个方面，提供一种聚集诱导发光碳点的制备方法，包括：

4、以富含黄酮多酚的植物为原料，经粉碎机破碎后过筛，后加入醇液，混合均匀后，转移至高压釜中，在130～140℃的条件下加热反应8～10h，冷却至室温；进行第一次过滤，收集滤液，将滤液置于去离子水中进行透析提纯；后进行第二次过滤，再次收集滤液，冷冻干燥获得aie碳点。

5、在一种或多种实施方式中，所述富含黄酮多酚的植物包括大叶蛇葡萄、芒果叶、杜仲叶、菊花、蒲公英、葛根、银杏、艾叶、青钱柳和桑叶中的一种或几种，优选为大叶蛇葡萄。

6、在一种或多种实施方式中，富含黄酮多酚的植物经粉碎机破碎后过80～200目筛。

7、在一种或多种实施方式中，所述醇液包括甲醇、乙醇、异丙醇和正丁醇的一种或几种，优选为乙醇。

8、在一种或多种实施方式中，富含黄酮多酚的植物的质量与醇液体积比为0.03～0.05g/ml，优选为0.05g/ml。

9、在一种或多种实施方式中，第一次过滤和第二次过滤均采用为微孔过滤膜进行过滤，微孔过滤膜的直径为0.20～0.45μm，优选为0.22μm。

10、在一种或多种实施方式中，所述透析提纯所用的透析袋截留的分子量为450～550da，优选为500da。

11、本发明的第二个方面，提供一种聚集诱导发光碳点，由上述制备方法获得。

12、本发明的第三个方面，提供上述聚集诱导发光碳点应用于检测且去除水体系中的al3+。

13、本发明的第四个方面，提供一种水体系中检测且去除al3+的方法，包括：向水溶液中加入上述聚集诱导发光碳点。

14、在一种或多种实施方式中，当检测水体系中al3+时，水溶液中聚集诱导发光碳点的浓度为0.06～0.2mg ml-1，优选为0.1mg ml-1；反应的ph为5～8，优选为7；反应的温度为20～40℃，优选为30℃；孵育的时间为2～10min，优选为5min。

15、在一种或多种实施方式中，当去除al3+时，聚集诱导发光碳点的浓度至少为0.1mgml-1，ph为7，沉积的时间至少为48h。

16、本发明的有益效果在于：

17、(1)本发明所制备的碳点通过在不同比例的四氢呋喃(thf)水溶液中的荧光行为发现，随着thf体积分数从0％到99％的增加，荧光强度不断增强，荧光发射略有蓝移，且动态光散射分析表明，随着thf含量的增加，会形成聚集体，表明所制备的碳点为aie纳米颗粒；同时，在水溶液中随着碳点浓度的增加，可以观察到具有红移效应的增强发射，也支持aie特征；再者，本发明所制备的碳点通过在不同比例的甘油水溶液中的荧光行为发现，随着甘油体积分数从0％到80％的变化，荧光强度明显增加，也可以证明制备的碳点为aie纳米颗粒。

18、(2)当向本发明制备的碳点溶液中加入al3+时，溶液由无色变为淡黄色，在425nm处出现一个新的吸收峰，且425nm处的吸光度与0.5～40.0μm的al3+浓度呈线性关系，同时cds在500nm处的荧光强度随着al3+浓度的增加而逐渐增强，在0.5～30.0μm范围内具有良好的线性关系，因此可以将本发明制备的碳点溶液用于水体系中al3+的检测。研究发现，本发明制备的碳点上的羧基和羰基与al3+共配位，形成配合物，高结合力且稳定的配合物的形成了螯合增强荧光(chef)，且al3+的加入使得原本分散的碳点通过al3+组装聚集在一起，进而形成了aie增强荧光。进一步的研究发现，碳点通过形成大的碳点-al3+聚集体，表现出良好的絮凝al3+的能力。因此本发明制备的碳点溶液可以用于同时检测与去除水体系中的al3+，为al3+的灵敏检测和高效分离除去提供了新型材料和思路。

19、(3)本发明中分别在碳点溶液中引入al3+和其他14种常见金属离子(fe3+、cu2+、hg2+、fe2+、cd2+、zn2+、ca2+、mn2+、mg2+、ni2+、ba2+、li+、k+和na+)，研究发现只有在al3+存在的情况下，碳点的荧光强度才会显著增强，因此本发明提供的碳点可以高选择性的特异性识别al3+。

技术特征：

1.一种聚集诱导发光碳点的制备方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的聚集诱导发光碳点的制备方法，其特征在于，所述富含黄酮多酚的植物选自大叶蛇葡萄、芒果叶、杜仲叶、菊花、蒲公英、葛根、银杏、艾叶、青钱柳、桑叶中的一种或几种。

3.如权利要求1所述的聚集诱导发光碳点的制备方法，其特征在于，所述醇液包括甲醇、乙醇、异丙醇和正丁醇中的一种或几种；

4.如权利要求1所述的聚集诱导发光碳点的制备方法，其特征在于，第一次过滤和第二次过滤均采用为微孔过滤膜进行过滤，微孔过滤膜的直径为0.20～0.45μm，优选为0.22μm。

5.如权利要求1所述的聚集诱导发光碳点的制备方法，其特征在于，所述透析提纯所用的透析袋截留的分子量为450～550da，优选为500da。

6.权利要求1～5任一项所述的聚集诱导发光碳点的制备方法制备的聚集诱导发光碳点。

7.权利要求6所述的聚集诱导发光碳点应用于检测且去除水体系中的al3+。

8.一种水体系中检测且去除al3+的方法，其特征在于，包括：向水溶液中加入上述聚集诱导发光碳点。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，当检测水体系中al3+时，水溶液中聚集诱导发光碳点的浓度为0.06～0.2mg ml-1，优选为0.1mg ml-1；反应的ph为5～8，优选为7；反应的温度为20～40℃，优选为30℃；孵育的时间为2～10min，优选为5min。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，当去除al3+时，聚集诱导发光碳点的浓度至少为0.1mg ml-1，ph为7，沉积的时间至少为48h。

技术总结本发明属于材料领域，具体涉及一种聚集诱导发光碳点及其制备方法与其应用于检测且去除水体系中的Al<supgt;3+</supgt;。本发明中通过一锅溶剂热处理富含黄酮多酚的植物，制备了具有AIE特性的碳点，用于方便、灵敏、选择性强、可靠、荧光开启的Al<supgt;3+</supgt;检测和去除。本发明制备的碳点上的羧基和羰基与Al<supgt;3+</supgt;共配位，形成配合物，高结合力且稳定的配合物的形成了螯合增强荧光，且Al<supgt;3+</supgt;的加入使得原本分散的碳点通过Al<supgt;3+</supgt;组装聚集在一起，进而形成了AIE增强荧光。进一步的研究发现，碳点通过形成大的碳点‑Al<supgt;3+</supgt;聚集体，表现出良好的絮凝Al<supgt;3+</supgt;的能力。因此本发明制备的碳点溶液可以用于同时检测与去除水体系中的Al<supgt;3+</supgt;。技术研发人员：施树云,秦子怡,王晓,钟勇,曹元鑫,蒋强,黄慧俐,李连华,陈依丽受保护的技术使用者：百色市现代农业技术研究推广中心技术研发日：技术公布日：2024/5/16