[发明专利]一种蓝色发光碳量子点的绿色合成方法

说明书

本发明公开了一种蓝色发光碳量子点的绿色合成方法，将水产品废弃物鲫鱼鳞烘干、充分研磨，称取鲫鱼鳞粉末溶于水溶液中，超声至鲫鱼鳞粉末完全溶解形成均匀的鲫鱼鳞分散液；将鲫鱼鳞分散液转移至水热反应釜中于150~220℃反应6~27h，反应结束后自然冷却至室温得到深棕色溶液，将得到的深棕色溶液经离心后去除大颗粒物质，用孔径为0.2μm的滤膜抽滤得到蓝色发光碳量子点溶液，进行旋转蒸发得到浓缩溶液，再进行冷冻干燥得到粉末状蓝色发光碳量子点。本发明所制得的蓝色发光碳量子点不需要纯化分离，荧光量子产率较高，在最优条件下可达到6.9%，且其合成过程采用纯天然的碳源，扩大了荧光碳量子点在各个领域中的应用。

技术领域

本发明属于碳纳米材料的合成技术领域，具体涉及一种蓝色发光碳量子点的绿色合成方法。

背景技术

目前全球能源短缺，环境恶化日益严重，开发可靠的、可持续的高效绿色能源迫在眉睫。自然界各种各样的生物质废料经过简单的处理就可以制备活性碳材料。基于生物质前驱体的碳材料已引起了人们的广泛关注。碳量子点是一种新型荧光碳纳米材料，它是一种近似球型并且直径小于10nm的零维半导体纳米晶体。近十几年来在生物成像、药物传输、纳米传感、光电子和光催化均有广泛的应用。由于碳量子点具有卓越的水溶性、光稳定性和良好的生物相容性等特点，并且价廉易于规模化合成。因此，碳量子点能够成为一种新型的可供选择的荧光纳米探针。荧光探针具有灵敏度高、响应速度快、选择性好等优点，能够对分析物进行定量检测。目前基于荧光探针检测的各种分析物质如金属离子、药物小分子以及生物大分子等，有的检测通过给体-受体之间的光致电子转移使荧光被强烈的猝灭，有的体系通过识别竞争反应来控制荧光的增强和减弱，有的用一种可逆的荧光开关的方式进行检测。荧光小分子通常会面对合成的困难和细胞毒性两方面难题。因此，寻找易于获得的、可靠的荧光探针进行分析检测是十分必要的。

碳量子点的制备方法大致分为“自上而下”（top-down）和“自下而上”（bottom-up）两种。前者主要是分解大的碳结构，比如石墨、碳纳米管和碳纳米纤维等，分解方法包括物理学方法、化学方法，电化学方法等。而自下而上的方法则是通过像有机物和聚合物等小分子前驱体聚合而成，方法为水热碳化、氧化聚合作用、微波辅助法、超声法等。探索利用环保、绿色、廉价易得的前驱物，采用简单有效的实验方法制备具有荧光性能的碳量子点十分必要。鱼鳞通常被刮下来当废弃物直接扔掉，是一种很常见的生物质废料，可以作为一种廉价易得的前驱体制备碳量子点，本发明报道了以水产品废弃物作为碳源制备碳量子点的新方法，这种碳纳米材料作为荧光探针在分析检测方面可能会有良好的性能和广泛的应用，因此具有重大的意义。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供了一种制备简单、荧光性能优异、细胞毒性小且适宜于规模化生产的蓝色发光碳量子点的绿色合成方法，该方法以廉价易得的原料鲫鱼鳞作为碳源，以水作为溶剂，一步合成了蓝色发光碳量子点，并经过进一步证实该方法制得的高荧光量子产率的蓝色发光碳量子点的效果显著。

本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案，一种蓝色发光碳量子点的绿色合成方法，其特征在于具体步骤为：

步骤S1：将水产品废弃物鲫鱼鳞烘干、充分研磨，称取鲫鱼鳞粉末溶于水溶液中，其中鲫鱼鳞粉末与水溶液的投料配比为0.01~10g:1mL，超声至鲫鱼鳞粉末完全溶解形成均匀的鲫鱼鳞分散液；

步骤S2：将步骤S1得到的鲫鱼鳞分散液转移至水热反应釜中于150~220℃反应6~27h，反应结束后自然冷却至室温得到深棕色溶液，再将得到的深棕色溶液经离心后去除大颗粒物质，然后用孔径为0.2μm的滤膜抽滤得到蓝色发光碳量子点溶液，将蓝色发光碳量子点溶液进行旋转蒸发得到浓缩溶液，最后将浓缩溶液进行冷冻干燥得到粉末状蓝色发光碳量子点。