[发明专利]一种基于康乃馨花的氮掺杂碳点及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种基于康乃馨花的氮掺杂碳点及其制备方法和应用。本发明以干枯的康乃馨花瓣和聚乙烯亚胺为前驱体，以二次水为溶剂，超声处理后，将溶液混合物在高压釜中加热反应。然后将高压反应釜自然冷却至室温，并用滤纸过滤以除去大颗粒。之后，将深褐色滤液通过圆筒形的滤膜过滤器进一步过滤。得到一种基于康乃馨花的氮掺杂碳点。本发明制备碳量子点的方法简单，成本低，原料易得。所制备的碳量子点光学性质稳定，生物毒性低。本发明的碳量子点可用于检测商业橙汁、豆浆、牛奶、蜂蜜、B族维生素片和多维复合维生素片中的维生素B₂(VB₂)含量，并用于细胞内VB₂和pH的传感，同时可用于制备pH控制的荧光显色涂料。

技术邻域

本发明涉及发光纳米材料，具体涉及一种基于康乃馨花的氮掺杂碳点(N-CDs)及其制备方法和应用。

背景技术

随着碳纳材料的发展，碳点(CDs)作为一种新兴的发光碳纳米材料，由于其出色的光学和化学特性而受到了广泛的关注。碳点作为尺寸小于10nm的荧光纳米粒子，与有机荧光染料和常规半导体量子点相比，CDs具有独特的性能，例如易于制备和功能化，良好的水溶性，高的光稳定性，优异的生物相容性和生物标记潜力，被广泛应用于荧光传感、光电设备，生物成像和生物医学等方面。

目前，一些以天然产物为原料合成的碳点也体现出多方面的用途。例如：一些研究者用牛奶，蜂蜜，丝绸，头发，柠檬等合成碳量子点将其用于生物成像，印刷图案和传感等方面。一些研究者用鸡蛋蛋清、蛋黄、蛋壳作原料合成碳点分别用于DNA的结合和识别，Fe³⁺的检测及生物成像。鱼鳞和蟹壳作为原料合成的碳点可用于生物传感和诊疗应用。因此，以廉价易得的天然产物为原料，使用一种简单的策略合成不同的多功能荧光碳点，实现碳点在多个方面的应用有着重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于康乃馨花的氮掺杂碳点及其制备方法和应用，所述的制备方法简单，成本低，原料易得；所制备的碳量子点可用于检测橙汁、豆浆、牛奶、蜂蜜、B族维生素片和多维复合维生素片中的VB₂含量，并用于细胞内VB₂和pH传感，也能用于制备pH控制的荧光显色涂料。

本发明提供的一种基于康乃馨花的氮掺杂碳点的制备方法，包括如下步骤:

1)将干枯的康乃馨花瓣置于烧杯中，加入二次水，并将聚乙烯亚胺加入到该溶液中，超声处理后，得到混合溶液；干枯的康乃馨花瓣、聚乙烯亚胺和二次水的质量比为0.3-0.7：0.3-0.7：10-15；

2)将上述超声处理的溶液置于高压反应釜中，在120℃-170℃下水热反应3-5h，然后将高压反应釜自然冷却至室温，并用滤纸过滤以除去反应后溶液中的大颗粒物。之后，将深褐色滤液通过圆筒形的滤膜过滤器(0.22μm)进一步过滤，得到一种基于康乃馨花的氮掺杂碳点水溶液；

3)将上述碳点水溶液冷冻干燥得到基于康乃馨花的氮掺杂碳点。

步骤1)中所述的干枯的康乃馨花瓣、聚乙烯亚胺和二次水的质量比优选为0.5:0.5:12。

步骤2)中所述的水热反应温度优选为150℃，反应时间优选3h。

将上述方法制备的氮掺杂碳点可用于商业橙汁、豆浆、牛奶、蜂蜜、B族维生素片和多维复合维生素片中VB₂含量的检测，并可用于细胞内VB₂和pH传感。

本发明提供的一种pH控制显色的荧光涂料，含有如上所述的基于康乃馨花的氮掺杂碳点。

一种pH控制显色的荧光涂料的制备方法，包括如下步骤：将聚乙烯醇加入二次水中，加热充分溶解，并将溶有荧烷染料和环氧树脂的乙醇溶液加入其中，充分搅拌混合，并稍微冷却10分钟后，将上述基于康乃馨花的氮掺杂碳点溶液加入其中，充分搅拌，混合均匀，得到pH控制的可显色的荧光涂料。