[发明专利]一种生物质碳量子点及其制备方法

说明书

本发明公开了一种生物质碳量子点及其制备方法，其制备方法包括如下步骤：1)将鱼鳞用水洗净后，烘干、粉碎得到鱼鳞粉末；2)称取0.8～2g鱼鳞粉末加入到20mL N,N‑二甲基甲酰胺中得到前驱体溶液；3)将前驱体溶液置于反应釜中，并于140～220℃下反应6～16h，反应结束待其冷却至室温后，过滤，收集滤液；4)将步骤3)收集的滤液进行干燥，得到生物质碳量子点。本发明还涉及由上述方法制备的生物质碳量子点，所述生物质碳量子点具有激发波长依赖性，在激发波长为320～370nm时，最强发射波长为420～450nm。本发明制得的碳量子点荧光量子产率高，光学性能好。

技术领域

本发明涉及生物质基纳米发光材料技术，具体涉及一种生物质碳量子点及其制备方法。

背景技术

鱼鳞是生物质资源中鱼类加工后的一种丰富的生物废弃物，天然鱼鳞富含大量的蛋白质，含碳量高，利用鱼鳞作为碳源，制备生物质荧光碳量子点纳米材料，提高其附加值，变废为宝，减少环境污染。

碳量子点(Carbon dots，CDs)是以碳为骨架结构的类球形纳米颗粒的新型碳纳米材料，尺寸小于10nm。和传统的半导体量子点相比，不含有毒的金属离子(毒性小)、荧光特性更稳定、水溶性和生物相容性更好、制备原料来源丰富，工艺流程更便捷，易于功能化和工业化，制备简单廉价等优点。因此，近年来碳量子点作为优异的荧光材料在生物医疗、细胞成像、光电催化、以及金属离子检测等领域得到广泛应用。

碳量子点于2004年首次被发现，一经发现便受到国内外研究者的青睐，成为新型碳材料关注的热点，越来越多的研究者从碳量子点前驱体选择、制备方法、可控改性和应用等方面进行深入研究。生物质具有可再生、绿色低碳、易储存和运输特点。在生态环境恶化和资源短缺的条件下，将生物质作为前驱体制备碳纳米材料已经成为目前社会关注的重点和材料科学研究的热点。目前，碳量子点生物质前驱体的选择相关的报道有树叶，头发，面粉，蛋壳膜，豆浆，果汁等均有涉及。但是目前研究得到的生物质荧光碳量子点的量子产率都比较低(低于20％)，并且大多都是属于荧光不依赖的发射，大多只呈现短发射波长的蓝色荧光，并且荧光量子产率较低。对于高荧光量子产率的生物质碳量子点研究较少，这限制了碳量子点在生物医疗、细胞成像以及光电催化领域的发展和应用。

鉴于鱼鳞作为丰富的生物质资源，富含有丰富的蛋白质、脂肪等成分，若将其作为碳源制备成高荧光量子产率的生物质碳量子点，势必产生更高的经济价值。因此，本申请重点探讨了利用鱼鳞制备高荧光量子产率生物质碳量子点的方法，并采用现代分析技术对量子点理化特性进行系统地表征。主要确定碳量子点的荧光特性、微观形貌结构特征和元素成键等。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种以废弃生物质鱼鳞作为碳源，且工艺简单、可宏量生产的生物质碳量子点及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种生物质碳量子点的制备方法，包括如下步骤：

1)将鱼鳞用水洗净后，烘干、粉碎得到鱼鳞粉末；

2)称取0.8～2g鱼鳞粉末加入到20mL N,N-二甲基甲酰胺中得到前驱体溶液；

3)将前驱体溶液置于反应釜中，并于140～220℃下反应6～16h，反应结束待其冷却至室温后，过滤，收集滤液；

4)将步骤3)收集的滤液进行干燥，得到生物质碳量子点。

进一步地，所述步骤1)中将鱼鳞用水洗净具体为先用温水反复清洗，然后再用去离子水清洗。

进一步地，所述步骤3)中的反应釜采用聚四氟乙烯衬里的不锈钢高压釜。

进一步地，所述步骤3)中的过滤采用孔径为0.22μm的圆柱形过滤膜过滤器进行过滤。

进一步地，所述步骤4)中的干燥采用红外线干燥灯进行干燥。