[发明专利]可见光激发荧光的碳量子点及其制备方法

说明书

本发明公开了一种可见光激发荧光的碳量子点及其制备方法，该制备方法包括：(1)将柠檬酸和尿素溶于水中，得到前驱体溶液；(2)将所述前驱体溶液微波反应，得到碳量子点溶液；(3)将所述碳量子点溶液进行过滤、烘干，得到所述可见光激发荧光的碳量子点。本发明的碳量子点的激发波长为可见光波长，稳定性好，可以在生物成像和检测方面应用。

技术领域

本发明属于新型功能材料技术领域，更具体地，涉及一种可见光激发荧光的碳量子点及其制备方法。

背景技术

荧光探针由于其优良的光学性质在各个方面有所应用，在这些荧光探针中碳量子点和半导体量子点最为突出。然而相比较半导体量子点来说，碳量子点不包含重金属元素，毒性小，基本只包含C、H、O、N等元素，生物相容性能好，在生物应用方面有巨大的潜力。在原料方面碳量子点也有巨大的优势，半导体量子点主要来源于Te、Ge、S等几种元素，原料来源少，而碳量子点的合成可以就地取材，如蜂蜜、牛奶、茶、石墨和葡萄糖等常见的物质，不仅原料来源广泛而且价格便宜。自从2004年碳量子点被发现以来，就一直受到了研究者的广泛关注，成为纳米材料家族中一颗闪耀的新星，并被广大的研究者所关注。碳量子点尺寸在1到10纳米之间，具有独特的光性质和电性质、低毒性、光稳定性、水溶性以及生物相容性等优点。到目前为止，碳量子点在生物细胞成像、荧光传感、有机光伏、光催化、发光二极管等领域表现出了巨大的潜在应用价值。

碳量子点合成方法有多种。根据反应物和产物的关系可将合成碳量子点的方法概括为自上而下合成法和自下而上合成法，包括碳化，煅烧，热解，水热，溶剂热，化学氧化，激光烧蚀，电化学，超声波处理和微波辅助法等等。不同的合成方法直接影响碳量子点所带的基团及荧光性质，最终影响它的应用范围。在这些方法中，微波是最快的、简单的合成碳量子点的方法，其他的合成方法大多涉及复杂反应和严苛的合成条件。由于生成碳量子点的过程不是简单的化学反应，所以反应程度不一，碳量子点的大小、表面基团不尽相同，因此如何提纯出单一碳量子点对其性能至关重要。目前，最常见的提纯方法是离心和透析，可以提纯出大小在一定范围内的量子点，但是其他方面如光学性能等不能控制，所以如何进一步提纯碳量子点使其性能更好、应用更广泛具有非常重要的意义。根据已有报道的研究，大多数碳量子点都是在紫外线照射下发出蓝色的荧光，而可见光范围内激发的量子点比较稀有，有的量子点要经过表面处理才能具有良好的荧光。如何更快、更有效的合成能在可见光范围内激发的碳量子点，具有非常重要的研究意义。

发明内容

本发明的目的是针对目前大多数的碳量子点都是在紫外光下激发而产生荧光，可见光范围内激发产生荧光的比较稀少，而且很多紫外光下激发的碳量子点都需要经过表面处理才能发出良好的荧光的问题，提供一种能在可见光范围内激发的碳量子点的制备方法，使得制备的碳量子点能够不经过任何处理，直接可以实现在可见光激发下发出良好的荧光。

为了实现上述目的，本发明的第一方面提供一种可见光激发荧光的碳量子点的制备方法，该制备方法包括：

(1)将柠檬酸和尿素溶于水中，得到前驱体溶液；

(2)将所述前驱体溶液微波反应，得到碳量子点溶液；

(3)将所述碳量子点溶液进行过滤、烘干，得到所述可见光激发荧光的碳量子点。

本发明的第二方面提供一种上述可见光激发荧光的碳量子点的制备方法制备的可见光激发荧光的碳量子点。

本发明的技术方案具有如下优点：

(1)本发明通过选择合适的碳量子点原料的反应配比，调节合成碳量子点的微波反应时间，使得制备的碳量子点能够实现在可见光激发下产生荧光；

(2)本发明采用有机溶剂进一步提纯碳量子点，进而获得荧光性能更好的可见光激发的碳量子点；同时本发明通过有机溶剂提纯碳量子点，比目前报道较多的紫外光激发的碳量子点更实用；