[发明专利]一种氮掺杂碳量子点及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种氮掺杂碳量子点及其制备方法和应用，所述氮掺杂碳量子点的制备方法包括：以1,2,4‑三氨基苯作为碳前体，经反应、分离提纯得到。本发明以1,2,4‑三氨基苯作为碳前体，通过溶剂热法制备得到氮掺杂量子点，所制备的氮掺杂量子点表现出优异的单分散性、光稳定性和储存稳定性，具有强烈的黄色发射性；通过化学组成和结构分析，氮掺杂量子点被证实含有各种与N有关的官能团；且Ag⁺会逐渐使氮掺杂量子点产生荧光猝灭现象，因此，制备的氮掺杂碳量子点在Ag⁺检测方面具有较好选择性和灵敏检测的实用性。

技术领域

本发明涉及荧光纳米材料，具体而言，涉及一种氮掺杂碳量子点及其制备方法和应用。

背景技术

碳量子点(CDs)作为一类新型的荧光纳米材料，近年来备受关注。与传统的半导体量子点(QDs)和有机荧光染料相比，碳量子点具有许多优点，包括易于制备和功能化，没有/低毒性和高光稳定性，从而表现出各种潜在的应用。为了改善和调节碳量子点的荧光性质(例如量子产率(QYs)和长波长发射)，经常使用表面改性和杂原子掺杂。。

相关研究表明，B、N、S、P、Si和Se等杂原子掺杂可以改善碳量子点的发射性质。其中，N-掺杂被认为是非常有效的。为了获得氮掺杂碳量子点，通常采用两种方法(即，自下而上和自上而下)。在自上而下的方法中，牛奶和丝绸等生物质材料被用于合成氮掺杂碳量子点，这是一种绿色和经济的方法，但所获得的碳量子点通常具有相对较低的量子产率。而自下而上的方法被广泛用于通过微波辅助热解或富氮分子前体的溶剂热处理来制备氮掺杂量子点。虽然自下而上法制备的氮掺杂量子点一般具有高量子产率，但是它们通常在紫外激发下仅在蓝光区域显示出强的发射性。

目前关于长波长(绿色至黄色)的氮掺杂量子点合成的报道较少，一般也是通过表面改性、电化学消解或者超高温度环境消解的改变等手段来实现。但是这些方法都存在一些共同的缺点，反应时间较长，反应温度较高，对仪器的要求高，制备过程以及产物纯化过程复杂，使用一步水热法合成出黄色氮掺杂量子点暂未见到报道。

塑料包装材料的主要市场是食品包装，当前食品卫生和安全已成为举国上下关注的话题，同时食品药品包装用的软包装袋、包装瓶的安全和卫生状况也引起人们的关注。近几年，不断曝光制造商在生产食品塑料包装材料与容器时会非法使用回收塑料，其中就含有大量的有毒添加剂、重金属、色素、病毒等对食品造成污染。同时，随着人们对食品品质与安全性以及食品新鲜度和营养价值的要求越来越高，为了预防细菌、霉菌等微生物对人类身体健康的产生影响和危害，做到更有效地延长食品货架期、保证食品安全，食品包装材料中抗菌材料的使用和食品保鲜方法以及各种活性包装技术的研究成为了研究热点之一。

银离子在食品保鲜抗菌方面研发并使用的产品有银离子抗菌保鲜垫及保鲜抗菌网布、抗菌保鲜膜、抗菌包装薄膜、蔬菜包装保鲜袋及纸箱、婴幼儿奶粉及厨房抗菌食品保鲜盒等。为了防止银离子在食品包装材料中的添加量超标影响人们的健康，复合食品包装袋卫生标准GB 9683-88规定，由纸、塑料薄膜或铝箔经粘合剂(聚氨酯和改性聚丙烯)复合而成的食品包装袋(包括蒸煮袋和普通复合袋)中，重金属理化指标(以Pb计)应<10mg/L。

因此，寻找一种合适的原料，通过便捷、绿色的合成方法制备具有亮黄色发射性、且能用于检测Ag⁺的氮掺杂碳量子点，成为一个亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种氮掺杂碳量子点的制备方法，利用单一原料进行制备，制备的氮掺杂碳量子点同时具备低毒性，优异的亮黄色发射性，能应用于食品包装材料中Ag⁺的检测。

为解决上述问题，本发明提供一种氮掺杂碳量子点的制备方法，包括：以1,2,4-三氨基苯作为碳前体，经反应、分离提纯得到。

可选的，所述反应具体包括：将所述1,2,4-三氨基苯溶于甲酰胺中，并在密封条件下进行反应；