[发明专利]石墨烯量子点及其应用

说明书

一种石墨烯量子点稳定的金纳米颗粒，将葡萄糖与水混合后经水热反应得到石墨烯量子点溶液，将该石墨烯量子点溶液加入氯金酸水溶液，搅拌即可得到石墨烯量子点稳定的金纳米颗粒。本发明该石墨烯量子点在不添加任何还原剂的条件下，可以快速将氯金酸中的三价金还原为单质金纳米颗粒，这种金纳米颗粒对工业废水中的对硝基苯酚降解以及化学产氢均可以起到一定催化作用。这种石墨烯量子点同时兼顾多重应用。

技术领域

本发明涉及一种用葡聚糖制备的石墨烯量子点及稳定金纳米颗粒的应用，属于纳米材料领域。

背景技术

如大众所知，目前在人们生活水平不断提高的过程中，随之伴随着严重的环境污染、资源浪费等问题。这其中就包括工业废水污染、汽车尾气污染、化石燃料日益枯竭等严峻危机。为了解决这些问题，科学家们在纳米材料领域不断探索研究，试图开发出效率更高、应用领域更广的催化剂。石墨烯量子点是小于100nm的石墨烯薄片，由于其量子限制和边缘效应，呈现出独特的光学和电子性质，具有更小的尺寸和更强的光致发光活性，越来越受到人们的关注。被认为可以应用于许多领域，如光伏设备、细胞成像、药物递送和稳定金属纳米颗粒等应用。石墨烯量子点稳定金纳米颗粒后，可以同时兼顾降解对硝基苯酚，催化化学产氢等多重应用，不仅提供了一种催化剂多重应用的解决方案，也切实符合节约资源保护环境的基本国策。

从文献报道来看，用葡聚糖制备的石墨烯量子点兼顾细胞成像和在不加还原剂前提下可以稳定金纳米颗粒作为多重应用的催化剂尚未见报道。葡聚糖制备的石墨烯量子点荧光强度高、发光明显、细胞毒性低，稳定金纳米颗粒后可以同时兼顾多重催化剂身份，催化效果明显。在生物医学及合成催化等领域里显示了良好的应用前景。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供了一种采用葡聚糖制备的石墨烯量子点发现可以发出绿色荧光，毒性低、具有良好的水溶性、荧光稳定性和生物兼容性，可用于细胞成像这一生物应用；同时发现该石墨烯量子点在不添加任何还原剂的条件下，可以快速将氯金酸中的三价金还原为单质金纳米颗粒，这种金纳米颗粒对工业废水中的对硝基苯酚降解以及化学产氢均可以起到一定催化作用。

本发明所述的一种石墨烯量子点的多重应用方案，其应用方案一为石墨烯量子点作为生物细胞成像的显色剂；其应用方案二为石墨烯量子点还原并稳定金纳米颗粒，并且金纳米颗粒作为降解工业废水中对硝基苯酚降解以及化学产氢中的催化剂。

所述其应用方案一为石墨烯量子点作为生物细胞成像的显色剂，方案具体步骤如下：

步骤1：取葡聚糖，加水后剧烈搅拌溶解，倒入反应釜，再在100-200℃反应2-10h，即可制备得到浓度为0.3-0.5mg/mL的石墨烯量子点溶液；

步骤2：向放有T24细胞的培养皿中加入合成好的石墨烯量子点水溶液，恒温培养24-48h；

步骤3：分别在日光灯、激发波长为420nm的成像显微镜下分别观察细胞颜色。

本发明的另一技术方案是采用石墨烯量子点制备的石墨烯量子点稳定的金纳米颗粒，具体步骤是将葡萄糖与水混合后经水热反应得到石墨烯量子点溶液，将该石墨烯量子点溶液加入氯金酸水溶液，搅拌10min-160min即可得到石墨烯量子点稳定的金纳米颗粒。石墨烯量子点在365nm紫外光照射下发出绿色荧光。用该石墨烯量子点还原的金纳米颗粒的紫外吸收在534nm有特征峰，用X-射线光电子能谱(XPS)检测得到的金纳米颗粒在83.66eV和87.35eV处有零价金的存在。

所述的水热反应温度为100-200℃，水热反应时间为2-10h。

所述的石墨烯量子点溶液的质量浓度为0.2-0.6mg/mL，氯金酸水溶液的摩尔浓度为1.0×10^-4-5×10^-2mmol/ml；同时控制石墨烯量子点溶液与氯金酸水溶液的混合溶液中石墨烯量子点与氯金酸水溶液中的金的质量的比为1-3：1。