一种红色荧光碳点及其制备方法和应用与流程

本发明属于纳米发光材料制备，具体涉及一种红色荧光碳点及其制备方法和应用。

背景技术：

1、黄金作为一种非常昂贵的稀有金属具有广泛的应用前景，在珠宝首饰、现代电子、医药、化工催化等领域具有重要的地位和作用。在自然界中，金以不同的氧化态存在，如0、+1和+3。虽然金属黄金对人体没有明显的毒性，但是金离子对人体有潜在的毒性。例如，金离子可与dna和多种酶强烈结合，对周围神经系统、肝脏、肾脏和其他健康问题造成严重损害，出现血液异常、皮肤反应、肾毒性、骨髓抑制等。目前，常见的针对au3+离子的检测方法有原子吸收光谱，电感耦合等离子体质谱和原子荧光显微镜方法。虽然这些技术提供了较高的灵敏度分析，但需要复杂的样品制备过程以及昂贵的仪器设备。相比之下，荧光传感方法具有操作简单，灵敏度高，成本低的优点。

2、当前的碳点发光多集中在蓝色、绿色、橙色等短波长区域，这些短波长荧光由于激发光波长短、能量较高，对生物体具有较大的光损伤；并且短波长的荧光组织穿透深度浅，而生物体的背景荧光干扰强，使其难以实现组织的深度清晰成像。相对于短波长蓝绿荧光碳点，红色荧光碳点对生物成像具有较小的细胞损伤、更低的背景荧光干扰、更强的组织穿透能力，具有更好的应用价值。目前，在制备红色荧光碳点时，多采用透析法和色谱分离法等，操作步骤繁琐、低效，难以实现规模制备；并且色谱分离法中使用的流动相为有机溶剂，挥发性强，对人体和环境有一定危害。故有必要开发一种操作简单、设备要求低、产率高、成本低、环保安全的碳点制备方法。

技术实现思路

1、因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的制备红色荧光碳点存在制备工艺繁琐，多采用透析法或色谱分离法等，以及制备工艺用到有机溶剂催人体和环境均存在危害等缺陷，从而提供一种红色荧光碳点及其制备方法和应用。

2、为此，本发明提供了以下技术方案。

3、本发明提供了一种红色荧光碳点的制备方法，包括如下步骤：

4、(1)邻苯二胺、对苯二酚和硫酸溶液混合，得到前驱体；

5、(2)前驱体经反应后得到中间产物；在所述中间产物中加入氨水，分离纯化；

6、所述分离纯化采用离心分离法。

7、在一种可选的实施方式中，所述离心分离法的参数：转速为3000-8000rpm；和/或，时间为10-30min。

8、在一种可选的实施方式中，所述步骤(2)，加入氨水调ph至6.5-7.5。

9、在一种可选的实施方式中，所述反应的温度为140-250℃，时间为4-24h。

10、在一种可选的实施方式中，在进行所述混合时，硫酸溶液采用逐滴滴加的方式；

11、优选地，所述硫酸溶液的浓度不低于98wt％；

12、优选地，在进行所述反应前还包括超声的步骤；

13、优选地，所述超声的时间为10min-30min。

14、在一种可选的实施方式中，所述邻苯二胺、对苯二酚的摩尔比为(1-8：1-8)；

15、在一种可选的实施方式中，以0.001mol邻苯二胺为基准，所述硫酸溶液的加入量为0.2-5ml；

16、优选地，所述前驱体中硫酸的浓度为1-6mol/l。

17、本发明提供一种由上述制备方法制备得到的红色荧光碳点。

18、本发明提供一种由上述制备方法制备得到的红色荧光碳点在金离子定性检测和/或定量检测中的应用。

19、本发明提供一种金离子的定量检测方法，包括使用由上述制备方法制备得到的红色荧光碳点，采用外标法测定待测样品中au3+的浓度。

20、将所述红色荧光碳点配制成浓度为8.5-34μg/ml的溶液对金离子进行定量检测。优选地，在制备待测样品时，待测样品中红色荧光碳点的浓度优选为17μg/ml。

21、在一种可选的实施方式中，所述定量检测方法的检测上限为6μm，检测下限为0.01μm；

22、优选地，所述待测样品为含金离子的水溶液；

23、优选地，所述待测样品包括海水、河水、湖水、自来水或矿泉水。

24、本发明技术方案，具有如下优点：

25、1.本发明提供的红色荧光碳点的制备方法，该制备方法包括(1)邻苯二胺、对苯二酚和硫酸溶液混合，得到前驱体；(2)前驱体经反应后得到中间产物；在所述中间产物中加入氨水，分离纯化；所述分离纯化采用离心分离法。该制备方法得到的红色荧光碳点发光稳定、激发波长宽，将红色荧光碳点应用于生物组织成像，可以深层次、长时间成像；本发明在制备红色荧光碳点时采用简单的离心分离法，克服了现有技术多采用透析法或者色谱分离法导致工艺复杂、使用有机溶剂对人体和环境产生危害、以及对工艺要求苛刻等缺陷。具体地，本发明加入氨水，既可以中和剩余硫酸，也可以增加碳点表面氨基含量，修饰碳点表面缺陷；采用离心分离、水洗法进行纯化，该方法简单，对设备要求低，成本低。本发明采用具有苯环结构的邻苯二胺和对苯二酚作为原料，可以形成较大的共轭结构，硫酸溶液作为催化剂和脱水剂，有助于增强脱水碳化程度，形成碳点，并减少碳点表面的亲水基团，有助于得到疏水性的碳点；所制得的疏水性碳点在工业上有自清洁和较好的防水性能，可以抑制表面化学反应；其与水溶性荧光碳点相比，与脂溶性细胞膜相容性更好，更易转移到细胞内部，为生物成像提供更好的结果。

26、2.本发明提供的红色荧光碳点在金离子定性检测和/或定量检测中的应用具有操作简单、快速高效、特异性好、检出限低的优点。红色荧光碳点表面的含氮基团具有一定的还原能力，三价金离子引入有引起红色碳点的聚集并被还原为金纳米颗粒，导致明显的荧光猝灭，实现三价金离子的定性或定量检测。

技术特征：

1.一种红色荧光碳点的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述离心分离法的参数：转速为3000-8000rpm；和/或，时间为10-30min。

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)，加入氨水调ph至6.5-7.5。

4.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，所述反应的温度为140-250℃，时间为4-24h。

5.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于，在进行所述混合时，硫酸溶液采用逐滴滴加的方式；

6.根据权利要求1-5任一项所述的制备方法，其特征在于，所述邻苯二胺、对苯二酚的摩尔比为(1-8)：(1-8)；

7.权利要求1-6任一项所述制备方法制得的红色荧光碳点。

8.权利要求1-6任一项所述制备方法制得的红色荧光碳点在金离子定性检测和/或定量检测中的应用。

9.一种金离子的定量检测方法，其特征在于，包括：使用权利要求1-6任一项所述制备方法制得的红色荧光碳点，采用外标法测定待测样品中au3+的浓度。

10.根据权利要求9所述的定量检测方法，其特征在于，所述定量检测方法的检测上限为6μm，检测下限为0.01μm；

技术总结本发明属于纳米发光材料制备技术领域，具体涉及一种红色荧光碳点及其制备方法和应用。本发明提供的红色荧光碳点的制备方法包括：(1)邻苯二胺、对苯二酚和硫酸溶液混合，得到前驱体；(2)前驱体经反应后得到中间产物；在所述中间产物中加入氨水，分离纯化；所述分离纯化采用离心分离法。所制得的红色荧光碳点发光稳定、激发波长宽、环保安全，将红色荧光碳点应用于生物组织成像，可以深层次、长时间成像。技术研发人员：缪鹏,陈锡峰,郭振振,柴华,严承宇受保护的技术使用者：济南国科医工科技发展有限公司技术研发日：技术公布日：2024/10/17