[发明专利]碳量子点荧光材料的制备方法及其在铜离子检测中的应用

说明书

本发明公开了一种碳量子点荧光材料制备方法及其在铜离子检测中的应用，采用自下而上的制备方法从有机小分子制备出在紫外灯照射下发出橙色光的碳量子点。本发明碳量子点对于铜离子具有高灵敏的荧光探针效果，能够准确检测溶液中铜离子含量，应用于本发明碳量子溶液对铜离子浓度进行检测，铜离子浓度与混合溶液荧光强度具有明显的线性相关性，且本发明碳量子无毒，适合对生物体，具有优越的环境稳定性和生物友好性，本发明制备方法简单，重复性高，稳定性好，成本低。本发明碳量子点对于铜离子具有高灵敏的荧光探针效果，能够准确检测溶液中铜离子含量，并且铜离子浓度与混合溶液荧光强度的相关系数能够达到0.998。

技术领域

本发明涉及一种荧光材料及其制备方法和应用，特别是涉及一种碳纳米材料及其制备方法和应用，还涉及一种铜离子检测方法，应用于铜离子检测技术领域和生物体元素检测技术领域。

背景技术

铜离子，人体中第三丰富的过渡金属离子，在生物系统中起着至关重要的作用。作为众多酶的辅酶因子，铜离子的含量过低或过高，都会对人体的生命系统造成巨大影响。目前对于铜离子检测的方法很多，具体方法主要有原子吸收光谱法，离子色谱与化学发光连用法，电感耦合等离子体法，电化学伏安法以及生物化学法等，虽然有些方法的精确度和灵敏度均能达到要求且技术成熟，但需要使用大型设备，且检测耗时较长，选择性差，从而限制了它们的应用。而荧光探针法因其较高的灵敏度，易操作，光谱干扰少，吸收波段宽，同时可以一点吸收多点发射等优点，已逐渐成为离子检测良好的代替者。目前应用较为广泛的主要是基于有机染料或是量子点的荧光探针，有机染料的光稳定性较差，易发生光漂白现象，不利于进行长期实验。

碳量子点是一种的新型荧光材料，因其突出的荧光性能、良好的光学稳定性以及表面易修饰性等特点，尤其是其优越的环境稳定性和生物友好性，被认为是可以替代金属半导体荧光染料的有力替选材料之一。而传统的量子点虽然光稳定性好，但是通常包含有毒性重金属，存在安全和毒性隐患，限制其在生物领域的应用。

发明内容

为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种碳量子点荧光材料制备方法及其在铜离子检测中的应用，本发明碳量子点对于铜离子具有高灵敏的荧光探针效果，能够准确检测溶液中铜离子含量，应用于本发明碳量子溶液对铜离子浓度进行检测，铜离子浓度与混合溶液荧光强度具有明显的线性相关性，且本发明碳量子无毒，适合对生物体，具有优越的环境稳定性和生物友好性，制备方法简单，成本低。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种碳量子点荧光探针材料制备方法，采用分子融合法制备碳量子点荧光探针，其步骤如下：

a.在超声条件下，以小分子1,2,4-三氨基苯二盐酸盐为前驱物，将0.01～1g的1,2,4-三氨基苯二盐酸盐均匀分散在10～100mL水溶液中，之后再向溶液中加入10～5000μL的摩尔浓度为1M的碱性水溶液，并进行超声分散溶液10～120分钟，得到均匀分散的反应物溶液；上述碱性水溶液优选采用碳酸氢钠、碳酸钠、水合肼和氢氧化钠中至少一种物质制成；

b.然后将在所述步骤a中配制的反应物溶液转入到25～500mL的聚四氟乙烯高压反应釜中，在90～230℃温度下进行水热反应6～48h，得到产物混合液；

c.待在所述步骤b中得到的产物混合液冷却后，将产物混合液从聚四氟乙烯高压反应釜中取出，然后用孔径尺寸不大于220nm的微孔滤膜进行过滤，再将过滤后的溶液转移到透析袋内透析进行纯化，通过过滤及纯化去除杂质和未反应物质，最后得到碳量子点溶液，将碳量子点溶液在不高于120℃下进行烘干，最后得到黑色的碳量子点粉末，从而得到碳量子点荧光探针材料。本发明制备的碳量子点荧光探针材料，所述碳量子点是纳米尺度下的零维碳纳米材料；所述碳量子点的直径0.6-3.0nm，厚度为0.9～2.21nm，并且所述碳量子点包含C、N、O、H四种元素。

优选上述碳量子点的直径0.7-2.5nm。