[发明专利]一种红色荧光碳量子点、和其制备方法及应用

说明书

本发明提供一种红色荧光碳量子点，制备方法及其应用，其含有C，N，O，三种元素，表面含有羟基、氨基及C＝C官能团，粒径为1‑5nm之间、晶面间距为0.21nm。合成步骤如下：(1)称取木质素(脱碱)和对苯二胺，溶于乙醇中，通过超声分散使这三种物质均匀混合，得到分散均匀的溶液；(2)将上述混合溶液转移至50mL反应釜中，在150‑200℃下反应6‑10h；反应结束后冷却至室温，将所得溶液以适当的转速离心8‑10min以去除底部大颗粒杂质。本发明制备了一种碳基荧光检测材料，合成方法简单，制备过程环保、不会对环境产生危害，可以快速检测有机溶剂如乙醇、二甲基亚砜、N，N‑二甲基甲酰胺、四氢呋喃、丙酮、乙醚、氯仿中的含水量，操作简单，检测高效，可比色定量检测。

技术领域

本发明涉及一种碳量子点的合成技术领域，尤其涉及碳量子点检测在不同有机溶剂中水含量的检测的技术领域。

背景技术

有机溶剂中的水含量会在很大程度上影响化学反应的进行，甚至会决定反应物的种类，产率及副产物，即便是微量，甚至痕量的水的存在也可能会对合成反应及最终产品造成相当大的影响。因此，无论在基础科研领域，还是技术开发、生产应用领域，有机溶剂中含水量的检测的显得尤为重要。此外，有机溶剂中的水含量也是医药化工、食品塑料、合成纤维等产品中的最为重要指标之一。综上，有机溶剂中水含量的测定是最常遇见的分析问题之一。

有机溶剂中水含量的传统的检测分析方法有很多，比如电感耦合，原子吸收光谱法等离子质谱法。但是这些分析方法通常需要精密昂贵的仪器，因而影响了这类分析方法在实际中的应用。荧光传感技术由于其在检测重金属离子方面表现出的较高灵敏度和较快检测速度而成为了一种新兴的检测技术。同时荧光传感技术还具有成本低，易操作，简便和选择性高的优点，从而被广泛应用。而荧光传感材料的开发则是目前研究的热点之一。

近年来，碳基荧光材料已经引起了广泛的关注，主要包括碳量子点、石墨烯量子点和聚合物点。碳量子点作为碳基荧光材料的一员，由于其具有良好的光电性能和化学性质，从而在光催化，传感器，印刷油墨，药物传输，生物成像和环境监测等方面实现了应用。但是，目前碳量子点多用于金属离子的传感，而对有机溶剂中含水量的检测还少有报道，并且可适用的有机溶剂种类多，颜色变化宽。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明的第一目的是提供一种红色荧光碳量子点，其含有C，N，O，三种元素；表面含有羟基、氨基及C＝C官能团；粒径为1-5nm，晶格为0.21nm。

本发明的第二目的是提供一种红色荧光碳量子点的制备方法，包括以下步骤：(1)分别称取质量比为5∶1至1∶5的对苯二胺和木质素(脱碱)，溶于乙醇，通过超声将这三种物质混合均匀，得到混合溶液；(2)将上述混合溶液倒入反应釜中，在150-200℃下反应6-10h；然后将所得混合液在离心机中离心分离，去掉杂质，获得最终产物。

本发明第三目的是提供一种极性溶剂和非极性溶剂检测技术。

相对于现有技术，本发明具有以下优势：

(1)本发明木质素(脱碱)为碳源，其是从植物中提取出来的天然有机物，安全无毒环境友好，再用对苯二胺作为氮掺杂，得到了氮掺杂碳量子点，通过红外和X射线光电子能谱分析表征了上述表面官能团丰富的碳量子点，通过荧光检测识别溶剂及溶剂中痕量的水的检测。

(2)根据相对荧光强度、峰位与溶剂中的水含量拟合出来的线性方程可以得出该碳量子点传感器对溶剂检测效应的优良程度。

(3)相比于现有的检测技术，本发明中的碳量子点荧光检测方法，合成路线非常简单，且合成方法绿色环保，后处理方便；检测装置简单快捷，且检测灵敏度高、有些溶剂可以实现千分之一水含量的有效检测且荧光强度很高，还可通过颜色变化即可定性判断有机溶剂中的水含量。

附图说明

图1为在365nm紫外灯下碳点溶液的光学照片；