[发明专利]一种具有可见光区多色荧光发射的碳量子点的制备方法

说明书

本发明公开一种具有可见光区多色荧光发射的碳量子点的制备方法，属于碳材料技术领域。该方法包括如下步骤：以氨基酸、化学发光剂为碳源，将反应水溶液的pH调至碱性，插入工作电极，搅拌，施加电压，反应，得产物溶液；收集产物溶液，将盐析出，得碳量子点溶液；将碳量子点溶液真空干燥，得具有可见光区多色荧光发射的碳量子点。本发明所述方法，具有操作灵活、易控制及后处理过程简单的特点；碳源价格便宜，简单易得，方便大量生产制备碳量子点。本发明的碳量子点表现出蓝、绿、红多色发光的性质，扩宽了碳量子点在多色荧光传感领域的应用。同时作为生物相容性极佳的荧光探针，为拓展碳量子点在生物分析领域的应用提供了可能。

技术领域

本发明属于碳材料技术领域，具体涉及一种具有可见光区多色荧光发射的碳量子点的制备方法。

背景技术

碳量子点(Carbon quantum dots，CQDs)作为一种引人瞩目的碳纳米材料，因其具有独特的光学性质和良好的生物相容性，已在生物医学、光电器件、能源材料等领域展现出广阔的应用前景。目前，国内外关于碳量子点的合成方法大多数采用水热法、微波法等，这些方法制备得到的碳量子点主要发射蓝色荧光，也有一些发射蓝色和绿色荧光，然而，同时具有蓝、绿、红色荧光的发射碳量子点制备方法的文献报道却很少，如采用水热合成技术制备的碳量子点其多色发光的红光强度很弱(Carbon,2016,96,166)。而采用微波合成技术(Adv.Mater.2015,27,7782)制备的多色发光碳量子点，需要使用有毒挥发性前驱体、苛刻的反应条件或复杂耗时的后续处理。由于电化学合成技术具有条件温和、操作简便等优点，已被成功用于各种纳米材料的制备。目前采用该技术制备的碳量子点报道也很少，例如，以CH₃CN作为碳源，以昂贵的离子液体(BMIMPF₆)作为介质，电解制备仅有蓝色、绿色发光的碳量子点(Nanoscale,2016,8,5470)。为了寻求一种多色发光碳量子点的廉价、温和制备方法，我们研发了一种基于电化学合成技术结合新的前驱体发展一种绿色温和合成方法，获得了具有可见光区多色荧光发射且可调控光强的碳量子点。该技术对于碳量子点在生物医学的多色生物标记以及生物成像等领域具有重要的意义和广阔的应用前景。

发明内容

为了克服现有技术的缺点与不足，本发明的目的在于提供一种具有可见光区多色荧光发射的碳量子点的制备方法。

本发明的目的在于提供一种通过以新型混合前躯体，结合电化学合成技术，以化学发光试剂(包括鲁米诺及其衍生物、异鲁米诺及其衍生物、光泽精等)，氨基酸(包括非极性侧链氨基酸、非电离极性侧链氨基酸)为碳源来制备具有可见光区多色荧光发射的碳量子点。

本发明的另一目的在于提供通过上述制备方法制备得到的具有可见光区多色荧光发射的碳量子点。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种具有可见光区多色荧光发射的碳量子点的制备方法，为电化学恒电位方法，包括如下步骤：

(1)以氨基酸、化学发光剂为碳源，将反应水溶液的pH调至碱性，插入工作电极，搅拌，施加电压，反应，得产物溶液；

(2)收集产物溶液，将盐析出，得碳量子点溶液；

(3)将碳量子点溶液真空干燥，得粉状固体，所述粉状固体即具有可见光区多色荧光发射的碳量子点。

步骤(1)中所述的反应水溶液中氨基酸的浓度为0.1～5mg/mL；优选为0.3～3mg/mL。

步骤(1)中所述的反应水溶液中化学发光剂的浓度为0.1～5mg/mL；优选为0.1～3mg/mL；

所述的氨基酸包括非极性侧链氨基酸和非电离极性侧链氨基酸；

优选的，所述的氨基酸为L-苯丙氨酸、L-色氨酸和酪氨酸。