[发明专利]一种高量子产率氮硫共掺杂荧光碳点及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种高量子产率氮硫共掺杂荧光碳点及其制备方法和应用。采用的技术方案是：将酒石酸和L‑半胱氨酸置于水热反应釜中，在160～210℃温度范围内，加热反应3～8小时，自然冷却至室温后加入超纯水溶解，过滤、离心、透析，冷冻干燥，得到纯化后的荧光碳点粉末。本发明制备的碳点荧光量子产率可达19.1％。本发明制得的氮硫共掺杂荧光碳点可用于指纹检测和Hg²⁺检测，对指纹显现、提取具有重要意义。此外氮硫共掺杂荧光碳点中的巯基与Hg²⁺之间具有强烈的亲合作用，使其在环境化学研究中具有重要意义。最后该荧光碳点也可用于印染废水中的亚甲基蓝的降解。

技术领域

本发明涉及碳纳米材料技术领域，具体涉及一种氮和硫共掺杂荧光碳点的制备方法及其应用。

背景技术

碳点(Carbon Dots)作为一种尺寸小于10nm的荧光纳米材料，其表面主要含有-COOH和-OH等官能团，使其具有良好的水溶性和生物相容性，此外它还具有低毒性、光稳定性、抗光漂白性和优良的光致发光性能。在过去的十几年中受到越来越多的科研工作者的关注，将碳点开发并应用于各个领域。比如将碳点作为荧光探针检测金属离子和抗菌药物，或是应用于细胞与活体成像中，或是应用于光催化、光电器件和有机太阳能电池等。虽然关于碳点的制备和相关的应用研究已经有很多，但是依然存在制备过程复杂，荧光量子产率低，发光机理不明确等问题，因此寻找简单，荧光量子产率高的荧光碳点的制备方法非常必要，此外对荧光碳点的应用的不断扩充也是很有必要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种制备方法简单，量子产率高，光学性能优异的荧光碳点的制备方法。

为实现本发明的目的，本发明采用的技术方案如下：一种高量子产率氮硫共掺杂荧光碳点，制备方法如下：将酒石酸和L-半胱氨酸置于水热反应釜中，水热反应3～8小时，室温下自然冷却后，加入超纯水溶解，过滤、离心、透析，制得氮硫共掺杂荧光碳点。

优选的，上述的高量子产率氮硫共掺杂荧光碳点，水热反应温度为160℃～210℃。

优选的，上述的高量子产率氮硫共掺杂荧光碳点，按质量比，酒石酸:L-半胱氨酸＝0.3:0.2～0.7。

上述的高量子产率氮硫共掺杂荧光碳点在指纹检测中的应用。方法如下：取淀粉和浓度为100μg/mL的上述的高量子产率氮硫共掺杂荧光碳点的水溶液，混合均匀，加入丙酮，搅拌均匀，超声2h，得到的糊状物在60C°下烘干后，研磨成粉末，将粉末均匀抖落至带有指纹的载体上，用指纹刷顺着指纹纹路刷显，除去多余粉末后，拍摄在365nm紫外灯照射下的指纹图像。

上述的高量子产率氮硫共掺杂荧光碳点在Hg²⁺检测中的应用。方法如下：于上述的高量子产率氮硫共掺杂荧光碳点的水溶液中加入磷酸盐缓冲溶液，再加入含有Hg²⁺的溶液，搅拌均匀反应5min后，扫描荧光光谱。

上述的高量子产率氮硫共掺杂荧光碳点在催化降解有机污染物中的应用。方法如下：于含有有机污染物的废水中，加入上述的高量子产率氮硫共掺杂荧光碳点的水溶液，在黑暗环境下搅拌吸附1h，然后加入H₂O₂，用250W高汞灯下照射100～120min。优选的，所述的有机污染物是亚甲基蓝。

本发明的有益效果是：

1.本发明采用一步高温固相反应法合成荧光碳点，制备方法简单且反应条件温和可控，所

用药品价廉易得，易于实现工业化。

2.本发明制备的荧光碳点可应用于指纹检测、Hg²⁺检测和降解印染废水中的亚甲基蓝。

3.本发明制备的荧光碳点的荧光量子产率高达19.1％。

4.本发明制备的荧光碳点最大激发波长和最大发射波长分别为360nm和443nm，该荧光