[发明专利]一种用于温度传感的荧光碳点及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于温度传感的荧光碳点及其制备方法；在温度20～70℃范围内，该荧光碳点的发光强度随温度升高而降低，且发光强度具有良好的线性温度响应特性和可恢复性。将柠檬酸钠和甘氨酸溶于去离子水中，在水热反应釜中，水热反应，自然冷却至室温，过滤，制得用于温度传感的荧光碳点。该荧光碳点制备方法简单、成本低，粒径尺寸小，在水中有很好的分散性；具有较强的荧光发射，发光强度和荧光寿命随温度的升高而降低，可以应用于检测细胞内温度的变化。

技术领域

本发明属于荧光纳米材料技术领域，涉及一种用于温度传感的荧光碳点；本发明还涉及一种该荧光碳点的制备方法。

背景技术

众所周知，温度是一个重要的物理参数，与生物和化学领域息息相关，对于温度的精确测量，在生物学和医学判断方面意义重大。温度测量技术从传统的侵入式温度传感器，如热电偶、热敏电阻，发展到到非侵入式纳米温度传感器，其中荧光纳米温度传感器因其高时间、空间分辨率以及成像和温度传感一体化而受到广泛关注。

荧光纳米温度传感器尽管取得了巨大成就，但仍有一些挑战有待解决。例如，传统的有机荧光团在给定的温度范围内无法提供显著的信号变化，一些荧光参数(如强度)很容易受到所处微环境的影响，从而限制了纳米温度计的灵敏度和准确度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高灵敏度、发光强度在不同pH和盐浓度环境下具有稳定性的用于温度传感的荧光碳点。

本发明的另一个目的是提供一种上述荧光碳点的制备方法。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种用于温度传感的荧光碳点，在365nm紫外灯照射下发出明亮的蓝光，发射峰极大值位于445nm处，荧光发射波长范围400～600nm，最大发射波长440～450nm，温度响应范围20～70℃。

本发明所采用的另一个技术方案是：一种上述荧光碳点的制备方法，具体为：按质量比1︰0.02～0.08，分别取柠檬酸钠和甘氨酸，再按1g柠檬酸钠加入10～15mL去离子水的比例，取去离子水；将柠檬酸钠和甘氨酸溶于去离子水中，转移至水热反应釜中，在150～200℃温度下保温1～3h，进行水热反应，之后自然冷却至室温，用0.22 μm滤器过滤，得到用于温度传感的荧光碳点。

所得荧光碳点粒径尺寸在2~3nm范围内，荧光发射波长范围400～600nm，最佳发射位于445nm，最大激发波长365nm，荧光量子效率为21.7%。

本发明荧光碳点的荧光强度和荧光寿命在20～70℃温度范围内，随温度的升高而降低，且发光强度和荧光寿命具有良好的线性温度响应特性。有望应用于细胞内的温度传感。

本发明荧光碳点具有如下优点：

1）制备方法简单、成本低，无需其他的分离纯化步骤；

2）粒径尺寸小，在2～3nm范围内，且产物被Na⁺功能化，因此在水中有很好的分散性；具有较强的荧光发射，荧光量子效率为21.7%，无毒性，生物相容性好；

3）循环升温和冷却的过程中产物的性质没有改变，使发光强度具有良好的可恢复性，在20℃和70℃进行循环测试，发光强度基本无变化。

4）作为温度传感材料，具有高灵敏度、宽响应范围和高重复性，在20～70℃范围内，由于产物分子的内部能量转化作用以及与溶剂分子的碰撞增加，使其发光强度和荧光寿命随温度的升高而降低，可以应用于检测细胞内温度的变化。

附图说明

图1是实施例1制得荧光碳点的X射线衍射图。

图2是实施例1制得荧光碳点的透射电镜图。

图3是实施例1制得荧光碳点的激发和发射光谱图。