[发明专利]一种以龙井茶为碳源的碳量子点及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种以龙井茶为碳源的碳量子点，所述碳量子点按如下方法制备得到：将龙井茶、超纯水按料液比1：40加入到反应釜中，在200℃下进行水热反应3h，之后通过冰浴使反应釜冷却至室温，得到碳量子点水溶液，将所得碳量子点水溶液离心，取上清液用0.22μm滤膜过滤后，再用3500Da分子量的透析袋透析24h，将透析后的溶液冷冻干燥，得到碳量子点粉末；龙井茶对碳量子点的合成具有促进作用，通过水热法合成的碳量子点，粒径大小均一，可控性好，生物兼容性好，能对多种金属离子同时响应。

(一)技术领域

本发明属于纳米材料技术领域，具体涉及一种以龙井茶为碳源的碳量子点及其制备方法和应用。

(二)背景技术

碳量子点是一种新兴的纳米材料，具有低毒性、良好的水溶性、优异的光稳定性以及良好的生物相容性等优点。这些优点使其在细胞成像、传感器、电分析以及光催化领域存在良好的效果与应用前景。本发明合成碳量子点过程中无需添加酸性物质、碱性物质以及有机溶剂，能够在水溶液中直接水热合成。

重金属离子污染与环境问题密切相关。由于其积累和不可生物降解性，它们也被视为严重的健康问题。在传统的重金属离子检测方法中包括原子光谱、选择性冷蒸气原子荧光光谱法、X射线荧光光谱法、电感耦合等离子体质谱法等方法。这些方法需要使用昂贵的仪器，复杂的预处理程序和训练有素的操作员，严重限制了它们的实际应用。更重要的是，现有的方法通常仅侧重于一种或两种重金属离子的定性和定量表征，缺少能同时对多种重金属进行检测的方法。

(三)发明内容

本发明的目的在于公开一种以龙井茶为碳源的碳量子点，并建立一种操作简单和绿色环保的制备方法，以及将制备的荧光碳量子点用于多种重金属离子检测。

本发明的技术方案如下：

一种以龙井茶为碳源的碳量子点，所述碳量子点按如下方法制备得到：

将龙井茶、超纯水按料液比1：40(g：mL)加入到反应釜中，在200℃下进行水热反应3h，之后通过冰浴使反应釜冷却至室温(20～30℃)，得到碳量子点水溶液，将所得碳量子点水溶液离心(5000rpm，10min)，取上清液用0.22μm滤膜过滤后，再用3500Da分子量的透析袋透析24h，将透析后的溶液(过透析膜的溶液)冷冻干燥，得到碳量子点粉末；

所述龙井茶为龙井43号品种，产地为缙云，采购自中华全国供销合作总社杭州茶叶研究院；由于龙井茶中富含多种活性物质，这些活性物质对于碳量子点的制备具有促进作用，因此选用龙井茶作为碳源。

本发明制得的碳量子点可应用于多种金属离子的检测，所述金属离子例如：Hg²⁺、Pb²⁺、Cu²⁺、Fe³⁺。

本发明具有以下优异效果：龙井茶对碳量子点的合成具有促进作用，通过水热法合成的碳量子点，粒径大小均一，可控性好，生物兼容性好，能对多种金属离子同时响应。

(四)附图说明

图1为本发明实施例1的碳量子点的X射线电子能谱图。

图2为本发明实施例1的碳量子点的透射电镜图，其为纳米球。

图3为本发明实施例1的碳量子点的紫外吸收、荧光吸收及发射谱图(a)；在280-520nm激发波长下，碳量子点的荧光发射光谱(b)。

图4为本发明实施例2的碳量子点随着Hg²⁺离子浓度变化的荧光光谱图(a)；碳量子点荧光猝灭强度与Hg²⁺离子浓度的线性关系图(b)；RSMEP与PSO与和周期之间的关系图(c)；通过PSO-VWLS-SVM优化后，Hg²⁺潜在特征变量的可变权重图(d)；通过PSO-VWLS-SVM计算的实际浓度与预测浓度之间的相关性(e)。