[发明专利]聚环氧琥珀酸为碳源在制备碳量子点中的应用

说明书

本发明涉及聚环氧琥珀酸为碳源在制备碳量子点中的应用，本发明以聚环氧琥珀酸为碳源制备碳量子点,只需一步反应，反应速度较快，而且副产物和中间产物少，原料用量少，成本低，在EX/EM＝314/381处处的荧光强度最高F＝4673。制得的碳量子点不受水中Ca²⁺、Na⁺、Mg²⁺、NH₄⁺、Br^‑、HCO₃^‑、CH₃COO^﹣及缓释阻垢剂羧酸‑磺酸盐共聚物(TH‑2000)的影响，荧光性能稳定，对ClO^‑有响应，可以增强碳量子点的荧光强度；但当ClO^‑与缓释阻垢剂羧酸‑磺酸盐共聚物(TH‑2000)复配使用使，荧光稳定性较佳，因此可以作为荧光探针使用，用于检测ClO^‑。荧光稳定性能较佳，可作为荧光探针，在线检测循环冷却水中药剂的投加量。该方法合成的碳量子点无须对其表面进行修饰，具有很高的使用价值和应用前景。

技术领域

本发明涉及聚环氧琥珀酸为碳源在制备碳量子点中的应用，属于荧光发光材料技术领域。

背景技术

碳量子点，又称作碳点，是一种尺寸小于10nm的荧光碳纳米材料。与传统的半导体量子点相比，碳量子点可通过改变合成条件来改变尺寸大小，从而改变其激发波长与发射波长。同时，荧光碳量子点具有较好的水溶性、耐光漂白性以及生物相容性等。因此它可以被应用在环境监测、药物输送、生物标记等领域。

循环冷却水是工业用水中的大项，其在化工、电力、钢铁、冶炼等行业中的用水量占总用水量的50％～90％。在循环使用的过程中，由于水温升高、流速变化、各种无机盐离子和有机物的浓缩，使得水质恶化、给系统带来结构腐蚀、微生物的生长等问题。因此，需投加一定的药剂来抑制水质的恶化。而杀菌剂、阻垢缓蚀剂的复配使用(NaClO+NaBr+TH-2000)加剧了这一体系的复杂性。同时也对荧光示踪剂提出了更高的要求，不仅荧光强度高、抗干扰能力强、不易降解而且必须经济易得。

目前制备碳量子点采用的碳源非常多，但是，采用不同的原料作为碳源合成出的碳量子点很多荧光很弱，甚至是没有荧光。

Sahu等(Sahu S,Behera B,Maiti T K.Chemical Communications,2012,48(70):p.8835-8837.)报道了以橘子汁为碳源，通过一步水热反应，获得量子产率为26％的碳量子点；Fan等(Fan R J,Sun Q,Zhang L,Zhang Y,Lu A H.Carbon,2014,71:87.)在水热反应条件下，以不同分子量的聚乙二醇作为碳源(C-400，C-1500，C-600)合成的碳量子点荧光产率分别为：3.5％、2.5％以及2.3％。上述以橘子汁为碳源、以不同分子量的聚乙二醇作为碳源合成碳量子点不仅荧光产率低，而且稳定性也不足。因此，选择合适的原材料，合成具有高产率、荧光性能稳定的碳量子点至关重要。

发明内容

针对现有碳量子点产率低、荧光稳定性低的技术问题，本发明提供一种以聚环氧琥珀酸为碳源制备碳量子点的方法。该方法合成的碳量子点荧光性能稳定、产率高，有较好的应用前景。

本发明是通过如下技术方案实现的：

聚环氧琥珀酸为碳源在制备碳量子点中的应用，包括步骤如下：

将聚环氧琥珀酸、乙二胺溶于水中，混合搅拌均匀后，得混合液，将混合液置于130℃-190℃烘箱中，反应6-15h，自然冷却至室温，膜过滤后，得到碳量子点，聚环氧琥珀酸与乙二胺的质量比为(1～15)：1。

根据本发明优选的，聚环氧琥珀酸与乙二胺的质量比为(1～10)：1。

进一步优选的，聚环氧琥珀酸与乙二胺的质量比为(4～10)：1。