一種橙色氮、硫共摻雜碳量子點的綠色合成方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種橙色熒光氮、硫共摻碳量子點的綠色合成方法。所述制備方法以兩種不同的氨基酸為原料，水作溶劑，通過氨基酸在水熱條件下的縮聚碳化反應(yīng)來實現(xiàn)。本發(fā)明操作簡單，原料綠色、成本低、易得，產(chǎn)品制備周期短，并且重復(fù)性好。所制備的氮、硫共摻的碳量子點尺寸均勻，可發(fā)射橙光，彌補了現(xiàn)有碳量子點在此波長發(fā)射的空缺，產(chǎn)品可廣泛應(yīng)用于生物成像、細(xì)胞標(biāo)記、防偽等眾多領(lǐng)域。
【專利說明】一種橙色氮、硫共摻雜碳量子點的綠色合成方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及納米熒光材料的制備【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種橙色氮、硫共摻雜碳量子點的綠色合成方法。

【背景技術(shù)】
[0002]碳量子點是2004年由美國克萊蒙森大學(xué)的科學(xué)家在提純碳納米管的過程中首次無意發(fā)現(xiàn)的新型納米結(jié)構(gòu)碳材料。81111等人于2006年用激光刻蝕法在實驗室成功制備出了碳納米顆粒，并正式命名為“碳量子點”1:11111 (101:8,簡稱。目前,碳量子點的研究正成為光致發(fā)光領(lǐng)域的熱點。
[0003]碳量子點具有以下特點:其粒徑一般小于10?。。。?！，同時具備下轉(zhuǎn)換和上轉(zhuǎn)化發(fā)光性能，光穩(wěn)定性極好，無光漂白和光閃爍，易于表面功能化、生物相容性好等優(yōu)異特性，因此可廣泛應(yīng)用在細(xì)胞/組織標(biāo)記、藥物載體、太陽能電池和光催化等領(lǐng)域。
[0004]目前碳量子點已經(jīng)可以通過激光刻蝕法、電化學(xué)法、電弧放電法、微波法、燃燒法等來制備。但這些方法存在儀器設(shè)備要求高、制備流程復(fù)雜、原料成本高，難以規(guī)?；?，所得產(chǎn)品尺寸不均勻等不足。且目前報道的碳量子點主要發(fā)射藍色、綠色、黃色?？砂l(fā)射長波長(入〉600=0)的碳量子點，尤其是可發(fā)射橙色熒光的碳量子點還未有報道。這些問題的存在都極大的限制了碳量子點的大規(guī)模生產(chǎn)和廣泛應(yīng)用。因此，發(fā)展一種綠色、簡單、易規(guī)?；⒖砂l(fā)射長波長的碳量子點的制備方法具有實際的應(yīng)用價值。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種氮、硫共摻碳量子點的綠色合成方法。該方法操作簡單，環(huán)境友好，對設(shè)備要求低，重復(fù)性好。所用原料為僅為氨基酸和水，它們價格低廉、來源廣泛、綠色無毒。且制備的氮、硫共摻雜的碳量子點具有發(fā)橙光的特性，可廣泛應(yīng)用在生物成像、熒光探針、防偽等領(lǐng)域。
[0006]為達到本發(fā)明的目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0007]本發(fā)明的橙色氮、硫共摻雜碳量子點的綠色合成方法的具體步驟如下:
[0008](1)在攪拌條件下，將卜胱氨酸和卜絲氨酸溶解于純水中，得到前驅(qū)體溶液，1-胱氨酸和1-絲氨酸的摩爾比為1:0.5-2，1-胱氨酸和純水的摩爾體積比為5: 15-2511111101/1111 ；
[0009](2)將步驟(1)所得前驅(qū)體溶液置于反應(yīng)釜中，密封后于1601 -2201下反應(yīng)2-8小時，反應(yīng)結(jié)束后，冷卻至室溫得棕紅色渾濁溶液；
[0010](3)將步驟(2)得到的溶液離心，即得可發(fā)射橙色熒光的氮、硫共摻雜的碳量子點女口廣叩0
[0011]步驟⑴中，優(yōu)選1-胱氨酸和1-絲氨酸的摩爾比為1:1。
[0012]步驟⑴中，優(yōu)選[-胱氨酸和純水的摩爾體積比為5:2011111101/1111。
[0013]步驟(2)中，優(yōu)選反應(yīng)溫度為2001。
[0014]步驟(2)中，優(yōu)選反應(yīng)時間為511。
[0015]步驟(2)中，所述反應(yīng)釜為聚四氟乙烯襯里的高壓反應(yīng)釜。
[0016]本發(fā)明的目的之一還在于提供一種本發(fā)明所述制備方法制得的發(fā)橙光的氮、硫共摻雜的碳量子點。
[0017]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下的優(yōu)勢:
[0018]1.本發(fā)明操作簡單、制備周期短、所需原料綠色、簡單易得、所述方法重復(fù)性好、可大規(guī)模合成；
[0019]2.本發(fā)明所制備的發(fā)橙光的氮、硫共摻雜的碳量子點尺寸分布均勻、無毒性、可應(yīng)用于細(xì)胞成像領(lǐng)域。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是本發(fā)明實施例1制備的化3共摻雜碳量子點的透射電鏡圖。
[0021]圖2是本發(fā)明實施例1制備的化3共摻雜碳量子點的熒光光譜圖。
[0022]圖3是本發(fā)明實施例1制備的化3共摻雜碳量子點在不同濃度下處理細(xì)胞的存活率柱狀圖。
[0023]圖4是本發(fā)明實施例2制備的化3共摻雜碳量子點的透射電鏡圖。
[0024]圖5是本發(fā)明實施例2制備的化3共摻雜碳量子點的熒光光譜圖。
[0025]圖6是本發(fā)明實施例3制備的化3共摻雜碳量子點的透射電鏡圖。
[0026]圖7是本發(fā)明實施例3制備的化3共摻雜碳量子點的熒光光譜圖。
[0027]圖8是本發(fā)明實施例4制備的化3共摻雜碳量子點的透射電鏡圖。
[0028]圖9是本發(fā)明實施例4制備的化3共摻雜碳量子點的熒光光譜圖。

【具體實施方式】
[0029]為更好的說明本發(fā)明，便于理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面對本發(fā)明進一步詳細(xì)說明。但下述的實施實例僅僅是本發(fā)明的簡易例子，并不代表或限制本發(fā)明的權(quán)利保護范圍，本發(fā)明的保護范圍以權(quán)利要求書為準(zhǔn)。
[0030]實施例1
[0031](1)取511111101 [-胱氨酸、511111101卜絲氨酸為原料，加入201111純水，攪拌后溶解得前驅(qū)體溶液。
[0032](2)將步驟⑴所得前驅(qū)體溶液置于反應(yīng)釜中，密封后在2001下反應(yīng)5匕冷卻至室溫。
[0033](3)將步驟⑵得到的溶液離心，即可得到橙色.3共摻雜的碳量子點。
[0034]參見附圖1，它是該條件下合成的化3共摻雜碳量子點的透射電鏡圖。從圖中可以看出產(chǎn)物為尺寸均勻的碳量子點，大小約2.5納米。
[0035]參見附圖2，它是該條件下合成的化3共摻雜碳量子點的熒光光譜圖。從圖2中可以看出所制備的碳量子點在540=0激發(fā)波長下顯示最強熒光發(fā)射，發(fā)射峰位于610！?。。?！，顯示為橙光。
[0036]參見附圖3，它是制備的化3共摻雜碳量子點在不同濃度下處理細(xì)胞的存活率柱狀圖。結(jié)果表明產(chǎn)品顯示可以忽略的細(xì)胞毒性。
[0037]實施例2
[0038](1)分別稱取511111101 1-胱氨酸、511111101 脯氨酸，再加入201111水，得到前驅(qū)體溶液:
[0039](2)將步驟⑴所得前驅(qū)體溶液置于反應(yīng)釜中，密封后在2001下反應(yīng)2匕冷卻至室溫:
[0040](3)將步驟⑵得到的溶液離心，即可得到橙色.3共摻雜的碳量子點:
[0041]參見附圖4，它是該條件下合成的化3共摻雜碳量子點的透射電鏡圖。從圖中可以測量出產(chǎn)物的尺寸約6納米。圖5的熒光光譜圖表明所制備的碳量子點在540=0激發(fā)波長下顯示最強熒光發(fā)射，發(fā)射峰中心位于607=%為橙光。
[0042]實施例3
[0043](1)將511111101 1-胱氨酸、511111101 丙氨酸絲溶解于201111水中，得到前驅(qū)體溶液:
[0044](2)將步驟⑴所得前驅(qū)體溶液置于反應(yīng)釜中，密封后在2001下反應(yīng)5匕冷卻至室溫。
[0045](3)將步驟⑵得到的溶液離心，即可得到橙色.3共摻雜的碳量子點。
[0046]參見附圖6，它是該條件下合成的化3共摻雜碳量子點的透射電鏡圖。從圖中可以測量出產(chǎn)物的尺寸約8納米。圖7的熒光光譜圖表明所制備的碳量子點在540=0激發(fā)波長下顯示最強熒光發(fā)射，發(fā)射峰中心位于60?%為橙光。
[0047]實施例4
[0048](1)將511111101 1-胱氨酸、511111101 天冬酰胺溶解于201111水中，得到前驅(qū)體溶液:
[0049](2)將步驟(1)所得前驅(qū)體溶液置于反應(yīng)釜中，密封后在2001下反應(yīng)5匕冷卻至室溫。
[0050](3)將步驟⑵得到的溶液離心，即可得到橙色.3共摻雜的碳量子點。
[0051]參見附圖8，它是該條件下合成的化3共摻雜碳量子點的透射電鏡圖。從圖中可以測量出產(chǎn)物的尺寸約13納米。圖9的熒光光譜圖表明所制備的碳量子點在500=0激發(fā)波長下顯示最強熒光發(fā)射，發(fā)射峰中心位于593=%為橙光。
[0052]實施例5
[0053]取6-8周的0578176小鼠，在無菌室內(nèi)，用75 %的乙醇溶液對小鼠進行消毒5分鐘，將8此的無血清0腿1培養(yǎng)液(含10%胎牛血清、青霉素100^/此、鏈霉素100 ^
注入小鼠的腹腔，5分鐘后用注射器抽出4??！^腹水。然后將其放入6孔板的細(xì)胞培養(yǎng)皿中，在溫度為371，含(1)25%的培養(yǎng)箱內(nèi)進行培養(yǎng)。12小時后更換培養(yǎng)液，以除去少量貼壁細(xì)胞。將氮、硫共摻的碳量子點放入細(xì)胞培養(yǎng)液中再培養(yǎng)12小時，用普通的倒立式熒光顯微鏡進行觀察，可得到在綠光激發(fā)下的細(xì)胞熒光成像圖。熒光顯微圖像表明，在綠光激發(fā)下，細(xì)胞可以顯示明顯的紅色。該結(jié)果表明氮、硫共摻雜的碳量子點可應(yīng)用于細(xì)胞標(biāo)記。
[0054]盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同物限定。
【權(quán)利要求】
1.一種橙色氮、硫共摻雜碳量子點的綠色合成方法，其特征在于: 所述方法的具體步驟如下: (1)在攪拌條件下，將L-胱氨酸和L-絲氨酸溶解于純水中，得到前驅(qū)體溶液，L-胱氨酸和L-絲氨酸的摩爾比為1:0.5-2，L-胱氨酸和純水的摩爾體積比為5:15-25mmol/ml ； (2)將步驟(I)所得前驅(qū)體溶液置于反應(yīng)釜中，密封后于160°C-220°C下反應(yīng)2_8小時，反應(yīng)結(jié)束后，冷卻至室溫得棕紅色渾濁溶液； (3)將步驟(2)得到的溶液離心，即得發(fā)射橙色熒光的氮、硫共摻雜的碳量子點產(chǎn)品。
2.如權(quán)利要求1所述的橙色氮、硫共摻雜碳量子點的綠色合成方法，其特征在于:步驟(I)中，L-胱氨酸和L-絲氨酸的摩爾比為1:1。
3.如權(quán)利要求1所述的橙色氮、硫共摻雜碳量子點的綠色合成方法，其特征在于:步驟(1)中，L-胱氨酸和純水的摩爾體積比為5:20mmol/ml。
4.如權(quán)利要求1所述的橙色氮、硫共摻雜碳量子點的綠色合成方法，其特征在于:步驟(2)中，反應(yīng)溫度為200°C。
5.如權(quán)利要求1所述的橙色氮、硫共摻雜碳量子點的綠色合成方法，其特征在于:步驟(2)中，反應(yīng)時間為5h。
6.如權(quán)利要求1所述的橙色氮、硫共摻雜碳量子點的綠色合成方法，其特征在于:步驟(2)中，所述反應(yīng)釜為聚四氟乙烯襯里的高壓反應(yīng)釜。
【文檔編號】B82Y40/00GK104388082SQ201410605756
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年10月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月31日
【發(fā)明者】馬德琨, 曾雅文, 聶祝平, 黃少銘 申請人:溫州大學(xué)