[发明专利]生物质基高效硫氮掺杂碳量子点及其制法与应用

说明书

本发明公开了一种生物质基高效硫氮掺杂碳量子点，包括如下重量体积配比的组分制备而成：叶绿素粗提物8～14g、柠檬酸1～6g、巯基乙胺0.5～2.5g、去离子水120～150mL、氯化镁0.01～0.24g；其制备方法包括从植物废弃物中醇提叶绿素粗提物，后将上述原料搅拌至充分溶解，得到混合物后置于不锈钢反应釜中，进行水热反应，经过滤、纯化，即得产品。与现有技术相比，本发明主要原料源于植物废弃物(绿色环保)，所得生物质基高效硫氮掺杂碳量子点的生物安全性高，荧光强度高，可用于检测Cu²⁺、Fe³⁺离子，而且在生物质基高效硫氮掺杂碳量子点的质量百分比浓度为50ng/mL时荧光强度很高且即可应用于生物医学成像领域，拓展了应用价值。

技术领域

本发明涉及化学检测技术领域，特别涉及一种生物质基高效硫氮掺杂碳量子点及其制法与应用。

背景技术

已有碳量子点CQDs的制备方法，常用柠檬酸、葡萄糖、天然聚合物壳聚糖等为碳源，与含S、N等元素的物质配合构成复合体系，在较高的温度下反应1-4小时，所得产物(碳量子点)的荧光强度达理想强度时所需CQDs的浓度约为2mg/mL。铜是生命系统中必需的微量元素之一，但高浓度的铜会对人类肝脏、肾小管、大脑和其他器官造成损害，因此，分析环境和生物样品中铜的痕量浓度是非常重要的。现有技术中，Amjadi等人利用柠檬酸作为碳源、L-半胱氨酸作为氮源和硫源通过水热法合成硫氮掺杂碳量子点S,N-CQDs，利用一些常见的氧化剂诱导S,N-CQDs直接化学发光。经实验发现，硫氮掺杂碳量子点S,N-CQDs的化学发光强度能被Cu²⁺显著降低，S,N-CQDs对Cu²⁺的检测范围为0.01-0.5mg·L^-1，检测限为2.1μg·L^-1。利用硫氮掺杂碳量子点S,N-CQDs检测人血浆和水样中的Cu²⁺，结果表明该检测方法是可行可靠的。Liu等人以柠檬酸为碳源、硫脲作为氮源和硫源在50s内通过微波辅助方法合成富含硫氮的S,N-CQDs，硫和氮的含量分别达到了7.2％和12.8％，由于所合成的S,N-CQDs富含吡啶骨架，可以用于实现酶的模拟活性位点。Akhgari等人通过实验证明了S,N-CQDs与头孢氨苄共存时，荧光强度会被淬灭，经验证，S,N-CQDs可以用于敏感和选择性检测头孢氨苄，检测范围为0.3-10μM，检测限为0.01μM。关于碳量子点CQDs的有效异掺杂方法的报道较少，由于掺杂剂的无机前体的高溶解度，常规的水热碳化途径会导致大量掺杂剂保留在反应溶液中，导致合成的CQDs的N-掺杂量较低。

有鉴于此，研究生物质基高效硫氮掺杂碳量子点的制备方法是非常迫切的，提高荧光强度，提高碳量子点的高生物安全性，以适用更高要求并拓展在生物医学成像领域的应用价值。

发明内容

本发明的目的在于，为了克服现有技术的上述不足，提供一种生物安全性高、荧光强度超强、硫氮掺杂量大的生物质基高效硫氮掺杂碳量子点及其制法与应用。

本发明为达到上述目的所采用的技术方案是：

一种生物质基高效硫氮掺杂碳量子点，其包括如下重量体积配比的组分制备而成：叶绿素粗提物柠檬酸巯基乙胺去离子水氯化镁

作为本发明的替换方案之一，所述的叶绿素粗提物替换为小黄姜粉

作为本发明的替换方案之一，所述的巯基乙胺替换为乙二胺

一种生物质基高效硫氮掺杂碳量子点的制法，包括以下步骤：

S1：将叶绿素粗提物或小黄姜粉柠檬酸巯基乙胺或乙二胺以及去离子水加入容器中，搅拌溶解之后再加入氯化镁搅拌至充分溶解，得到混合物；

S2：称取混合物25mL置于不锈钢反应釜中，进行水热反应之后，经过滤，得到粗产物，将粗产物进行纯化，即得产物硫氮掺杂碳量子点。