[发明专利]一种硼氮掺杂的绿色荧光的碳点制备方法及应用

说明书

一种硼氮掺杂的绿色荧光的碳点制备方法，包括以下步骤：用去离子水配制苯硼酸溶液，与无水乙二胺混合，通入氮气后反应，冷却至室温即得到硼氮掺杂的碳量子点溶液，在低温下保存待用，同时还将碳量子点用于辣根过氧化物酶的选择性检测。本发明的目的在于提供一种硼氮掺杂的绿色荧光的碳点制备方法，通过水热法制备硼氮掺杂的绿色荧光的碳点，得到的球形结构的碳量子点大小均匀，平均粒径较小，碳量子点表面的硼酸官能团还能避免碳量子点之间团聚作用，这种方法合成过程比较简单、经济且绿色环保，合成的碳量子点荧光量子产率较高，同时该碳量子点溶液对于HRP蛋白具有较好的选择性。

技术领域

本发明属于功能纳米材料制备技术和生物分析检测技术领域，具体涉及一种硼氮掺杂的绿色荧光的碳点制备方法及应用。

背景技术

碳点(又称碳量子点)的颗粒粒径小于10nm，是碳质骨架和表面基团所构成的一种新型纳米材料，是一种类球形的碳颗粒。碳量子点与金属量子点材料比较，具有低毒性的优点，因此它对环境的危害较小。除此之外它还具有生物相容性好、易于功能化等特点。

制备碳量子点的方法很多，一般分为两大类：自上而下法和自下而上法。自上下法：指的是用化学或物理的方法剥落碳骨架上的碳纳米颗粒来合成碳量子点，主要的方法包括激光销蚀法、弧光放电法和电化学法等。自下而上法：有机分子作为前驱体，经过化学反应来制备碳量子点，主要方法包括超声震荡法、强酸氧化法、模板法、溶剂热法、微波消解合成法和水热法等。

各种不同的合成方法具有不同的优缺点:电弧放电法、强酸氧化法合成过程相对比较复杂且不利十产物的收集；激光消融法合成过程复杂、所用仪器昂贵，不够经济；因此，目前使用比较多方法的是水热法、微波消解法、超声振荡法、溶剂热法以及模板法，这几种方法合成过程比较简单、经济且绿色环保，同时合成的碳量子点荧光量子产率较高。

作为新型的“零维”碳纳米材料，碳量子点不仅具有良好水溶性和生物相容性等特点，还拥有发光强度大、发光范围可调、光稳定性好、无光闪烁、易功能化、价格便宜、易大规模合成等无可比拟的优势，使其在传感器、生物成像、光催化、太阳能电池等领域有着良好的应用前景。

专利CN106596481提供一种利用硼氮掺杂的荧光碳点探针检测Pb2+的方法，以包含硼、氮的碳源为基础，采用水热法合成荧光碳点，具体是利用尿素、硼酸和葡萄糖与氢氧化钠在反应釜中通过水热法制备得到，同时将荧光碳点探针用于检测检测Pb²⁺；专利CN106634978提供了一种以甘蔗废糖蜜为原料合成荧光碳点的制备方法及其应用，主要以甘蔗废糖蜜为原料合成荧光碳点，同时提供了荧光碳点在食品着色剂日落黄检测中的应用。

与上述专利不同，本发明中提供了一种硼氮掺杂的绿色荧光的碳点制备方法并将碳量子点用于辣根过氧化物酶(HRP)的选择性检测，以苯硼酸作为碳源，与无水乙二胺反应将氮元素掺杂进去，通过水热法制备硼氮掺杂的绿色荧光的碳点，这种方法得到的球形结构的碳量子点大小均匀，平均粒径较小，还能避免碳量子点之间团聚作用，合成过程比较简单、经济且绿色环保，合成的碳量子点荧光量子产率较高，同时该碳量子点溶液对于HRP蛋白具有较好的选择性。

发明内容

在本发明中我们提供了一种硼氮掺杂的绿色荧光的碳点制备方法，通过水热法制备硼氮掺杂的绿色荧光的碳点，得到的球形结构的碳量子点大小均匀，平均粒径较小，碳量子点表面的硼酸官能团还能避免碳量子点之间团聚作用，同时这种方法合成过程比较简单、经济且绿色环保，合成的碳量子点荧光量子产率较高。

为了达到上述目的，本发明提供了一种硼氮掺杂的绿色荧光的碳点制备方法，包括以下步骤：用去离子水配制0.5g/30mL苯硼酸溶液，与53μL无水乙二胺混合，通入氮气1h，通气后在160℃下反应8h，冷却至室温即得到硼氮掺杂的碳量子点溶液，在4-6℃下保存待用。

这种硼氮掺杂的绿色荧光的碳点的应用，包括以下步骤：