[发明专利]一种基于废弃柚子皮制备的氯氮双掺杂碳量子点及其制备方法和应用

说明书

本发明属于发光纳米材料技术领域，提供一种基于废弃柚子皮制备的氯氮双掺杂碳量子点及其制备方法和应用，该制备方法工艺简单，原料来源广泛且价格便宜，制备条件要求低且环境友好，在一般实验室均能快速合成，易于推广。本发明所制备的蓝色荧光氯氮双掺杂碳量子点，该碳量子点可灵敏检测水环境中的2,4,6‑三硝基苯酚（PA）。以废弃柚子皮为碳源，浓盐酸为酸化剂和掺杂剂，通过浓酸酸化法制得。以废弃的柚子皮为原料，制备工艺简单，且要求低，所制备的氯氮双掺杂碳量子点荧光量子效率较高，具有良好的水溶性和分散性，优良的离子和光照稳定性，水体中对2,4,6‑三硝基苯酚（PA）有优异的选择性，可用于水体中PA的检测。

技术领域

本发明属于发光纳米材料技术领域，尤其涉及荧光碳量子点，具体涉及一种基于废弃柚子皮制备的氯氮双掺杂碳量子点及其制备方法和应用。

背景技术

荧光碳量子点是一种粒径小于10 nm的零维准球形纳米颗粒，主要由C、H、O三种元素组成，很容易进行表面修饰和功能化，具有优异的耐光性，低毒性，良好的水溶性，可调的光致发光（PL）性能，卓越的多光子激发（转换）性能，电化学发光性能。

苦味酸（PA，又名2,4,6-三硝基苯酚）是一种危险的芳香硝基化合物。由于其爆炸性极高（高于2,4,6-三硝基甲苯，即TNT），因此被广泛用作军用炸药、火箭燃料和烟花的原料，同时又作为一种常用的试剂广泛应用于生物医学实验室以及皮革、制药和染料工业。PA含有酚羟基和硝基，极易溶于水，但生物降解性差。因此，PA的广泛使用会造成饮用水或地表水污染，导致人体健康系统受到伤害，例如刺激皮肤、贫血、肝功能异常等，同时还会对呼吸器官造成严重损害。目前，PA被认为是一种环境污染物，具有严重的三致作用。因此，对水体中PA进行实时监测具有潜在的意义和应用价值。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于废弃柚子皮制备的氯氮双掺杂碳量子点及其制备方法和应用，该制备方法工艺简单，原料来源广泛且价格便宣，制备条件要求低且环境友好，在一般实验室均能快速合成，易于推广。本发明所制备的蓝色荧光氯氮双掺杂碳量子点，该碳量子点可灵敏检测水环境中的2,4,6-三硝基苯酚（PA）。

本发明由如下技术方案实现的：

一种基于废弃柚子皮制备的氯氮双掺杂碳量子点，该氯氮双掺杂碳量子点以废弃柚子皮为碳源，浓盐酸为酸化剂和掺杂剂，通过浓酸酸化法制得。

该氯氮双掺杂碳量子点的制备方法具体步骤如下：

（1）选取废弃柚子皮，去除白瓤切丝后于50℃烘箱中烘干去除所有水分，得到干柚子皮，粉碎机粉碎得到柚子皮粉末；

（2）取0.5-6g柚子皮粉末，加入体积比为1:9-9:1的二次水和浓盐酸的混合溶液，超声10 min后，置于恒温加热搅拌器上，在油浴中恒温加热30-180 min，得到黑色粘稠溶液；

（3）待溶液冷却至室温后，离心和过滤去除不溶物，得到淡黄色溶液；用500-1000Da的透析袋处理3天，得到纯净的氯氮双掺杂碳量子点水溶液，冷冻干燥后得到氯氮双掺杂碳量子点粉末。

步骤（1）中烘箱烘干1.8-2.3h。

步骤（2）中的浓盐酸浓度为38%，二次水和浓盐酸的混合溶液的总体积为4-50 mL；超声条件为：10-30 min；加热温度为50-90℃。

步骤（3）中离心条件为：8000-10000 rpm/min, 离心时间为：8-15 min。

一种基于废弃柚子皮制备的氯氮双掺杂碳量子点的应用，所述氯氮双掺杂碳量子点作为荧光探针在水体中检测2,4,6-三硝基苯酚即苦味酸PA的应用。

在水体中检测2,4,6-三硝基苯酚即苦味酸PA的具体方法为：