[发明专利]一种氮磷共掺杂碳点的制备方法及其应用

说明书

本发明属于碳点技术领域，具体涉及一种氮磷共掺杂碳点的制备方法及其应用。为提供一种能够检测Hgsupgt;2+/supgt;的碳点，本发明由3,4‑二氨基吡啶、硝酸和磷酸为前体通过一步水热法合成N,P‑CDs，N,P‑CDs在日光下呈黄色，暴露于紫外线时发出明亮的绿色光。N,P‑CDs表现出典型的激发依赖性，具有38.45％的量子产率。本发明不仅丰富了荧光示踪剂的种类，而且拓宽了碳点的应用领域，为其发展提供的新的方向。

技术领域

本发明属于碳点技术领域，具体涉及一种氮磷共掺杂碳点的制备方法及其应用。

背景技术

重金属Hg²⁺是一种密度比水高得多的金属元素，这些元素在不同工业和农业领域的应用越来越多，对我们的生活和健康造成严重的影响。汞是一种人体非必需元素，汞对人体神经系统、肾脏和免疫系统等具有严重的危害。因此，开发可以快速、简单和灵敏地检测汞离子的方法极其关键。

荧光量子点(QDs)已广泛用于检测重金属离子，传统的半导体QDs的合成成本很高，并且在某些情况下对环境有毒，这抑制了它们在检测系统中的使用。碳点(CDs)作为一种相对较新的荧光纳米材料，由于其可调谐光致发光、高量子产率(QY)、抗漂白荧光、可控表面改性、高光稳定性和化学稳定性、良好的水溶性和优异的生物相容性，在多种不同的领域有着突出的应用。CDs最显着的特点是它们的荧光性，这使它们可用于生物成像、生物传感、催化、纳米医学、化学传感器、能源研究和基因传递应用。CDs由于其表面丰富的官能团可以很容易地进行功能化，并且它们还表现出显着的传感特性，例如特异性、选择性和多重检测能力。碳点(CDs)基于其独特的光学特性，CDs的许多潜在应用得到了探索，包括生物像、传感、光催化能量转换、光电子学等。

基于上述，本发明制备了一种检测Hg²⁺的氮，磷共掺杂碳点(N,P-CDs)。

发明内容

针对上述问题本发明提供了一种氮，磷共掺杂碳点(N,P-CDs)的制备方法、应用，该碳点由3,4-二氨基吡啶、硝酸和磷酸为前体通过一步水热法合成。N,P-CDs在日光下呈黄色，暴露于紫外线时发出明亮的绿色光。N,P-CDs表现出典型的激发依赖性，具有38.45％的量子产率。本发明不仅丰富了荧光示踪剂的种类，而且拓宽了碳点的应用领域，为其发展提供的新的方向。

为了达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：

一种氮磷共掺杂碳点的制备方法，包括以下步骤：

将3,4-二氨基吡啶溶于去离子水中，加入硝酸和磷酸，然后搅拌均匀，将溶液加热反应，待反应液冷却到室温，通过聚醚砜膜过滤，然后通过透析，得到所述氮磷共掺杂碳点。

进一步，所述3,4-二氨基吡啶、硝酸和磷酸的摩尔比为10：5：3，此摩尔比制备的碳点发光效果最好。

进一步，所述加热反应的温度为200℃，时间为10h，在200℃下可以降低粒子尺寸，同时提高量子产率。10小时的持续加热能够使得石墨烯碳量子点更好的聚合且保持稳定的发光。

进一步，所述聚醚砜膜的孔径为0.22μm，0.22μm的水系滤膜能充分过滤掉杂质得到所需产物。

进一步，所述透析具体为：采用500～1000Da的透析袋透析，每4h换一次二次水，一共透析8h。

一种氮磷共掺杂碳点的应用，应用于检测Hg²⁺。

与现有技术相比本发明具有以下优点：

(1)碳点有较宽的线性范围和较低的灵敏度；

(2)碳点被应用于两种化妆水中Hg²⁺含量的测定，进行了加标回收率实验，回收率在79.17％～84.65％之间，相对标准偏差在4.63％～6.89％之间；