[发明专利]一种高单色性的近红外荧光碳点及其合成方法和应用

说明书

本发明属于荧光碳点的技术领域，具体涉及一种高单色性的近红外荧光碳点及其合成方法和应用。其合成方法如下：1）将邻苯二胺、氧化剂和强酸强碱盐溶于去离子水中，搅拌均匀之后加入酸性试剂，于120~260℃下反应1~36小时；2）步骤1）的反应物冷却至室温，将反应液和沉淀物分离，将沉淀物用去离子水、正丁醇洗涤、烘干，即得到碳点粉末，所制得的近红外荧光碳点的荧光单色性好，具有双发性质，碳点的纯化通过过滤与洗涤即可得到，纯化方式简单，耗时短，表明通过本发明的合成方法得到的近红外荧光碳点性能较为优异，具高单色性以及高产率。

技术领域

本发明属于荧光碳点的技术领域，具体涉及一种高单色性的近红外荧光碳点及其合成方法和应用。

背景技术

碳量子点是一种碳基零维材料，由于其具有生物相容性好、细胞低毒性、制备成本低、光致发光以及发射波长可调控等优势，在光催化、发光设备、生物成像、光电转换、分析检测等多领域应用广泛。例如具高荧光量子产率的碳点可以作为制备LED的材料，具有超窄发射的碳点可以作为激光材料，具有深红色或者近红外发射的碳点用于生物成像，利用碳点的光电性质作为制备太阳能电池材料，利用其催化性能作为电催化材料和光催化材料，利用其荧光可被淬灭或增强性质作为光学传感探针用于分析检测。

现有技术所制备的碳量子点主要存在如下问题，1）碳点的荧光单色性差，荧光单色性在荧光光谱中用发射峰半高峰宽（FWHM）表示，荧光单色性高对改善具有最小背景噪声的成像对比度，增加显示器高色纯度，甚至可作为激光发射材料等要重要意义；2）碳点的分离纯化以及高产率制备有困难，现阶段碳点的分离纯化主要是透析和色谱柱，这两种方法繁琐耗时，无法扩大规模，而高产率生产是广泛应用的基础；3）荧光调节有困难，难以达到要求，使得荧光调节的方法方便对于拓展荧光碳点的应用尤为关键。

氟啶胺作农作物的光谱抑菌剂，氟啶胺对鳄梨白根腐病、大白菜根肿病、马铃薯晚疫病、铁皮石斛灰霉病、柑橘红蜘蛛等均具有良好的防治效果。农药残留联合专家会议（JMPR）在2018年的报告中指出将植物源中氟啶胺残留定义为氟啶胺，而建立快速灵敏检测氟啶胺的方法非常重要。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种高单色性的近红外荧光碳点及其合成方法和应用，通过本发明的合成方法得到的近红外荧光碳点性能较为优异，具高单色性以及高产率。

本发明的技术内容如下：

本发明的一种高单色性的近红外荧光碳点的合成方法，包括如下步骤：

1）将邻苯二胺、氧化剂和强酸强碱盐溶于去离子水中，搅拌均匀之后加入酸性试剂，于120~260℃下反应1~36小时；

2）步骤1）的反应物冷却至室温，将反应液和沉淀物分离，将沉淀物用去离子水、正丁醇洗涤、烘干，即得到碳点粉末；

步骤1）所述邻苯二胺的使用浓度为1 mol/L；

所述氧化剂的使用浓度为0.1~3 mol/L；

所述强酸强碱盐的使用浓度为0~3 mol/L；

所述酸性试剂（H⁺浓度）的使用浓度为0.1~3 mol/L；

所述氧化剂包括双氧水、高氯酸、硝酸、高氯酸钠、硝酸银、氯化铁、硝酸铁、硫酸铁中的一种或以上的组合；

所述强酸强碱盐包括氯化钠、硫酸钠、硝酸钠、硝酸钾、氯化钾、硫酸钾、硝酸钙、硝酸钡、氯化钡、氯化钙的一种；

所述酸性试剂包括98.0%硫酸、36.0%盐酸、85%磷酸、65.0%硝酸、70.0%高氯酸、40.0%硒酸、48.0%氢溴酸、55.0%氢碘酸的一种；

所述用于碳点的分散剂包括但不限于乙醇、N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜的一种，在溶液中测得碳点的紫外-可见吸收光谱、激发光谱和发射光谱。

本发明还提供了一种上述制备方法得到的近红外荧光碳点，其在600 nm的发射峰半高峰宽达到20 nm，近红外区发射的发射半高峰宽达到30 nm；