[发明专利]一种三发射荧光碳点及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种三发射荧光碳点(T‑CDs)的制备方法，属于荧光纳米材料的制备领域。制备步骤：将三羟甲基氨基甲烷(Tris)和苏木溶于二次水中并装入水热反应釜中，进行水热反应；得到的产物离心除去不溶物，透析除去杂质，得到三发射荧光碳点溶液，冷冻干燥后得到三发射荧光碳点。本发明工艺简单，制备条件要求低；而且制得的三发射荧光碳点毒性小、荧光量子产率高。制得的三发射荧光碳点作为比率荧光和比色双信号纳米传感器可用于水溶液中和细胞中高选择性、高灵敏度的连续检测Al³⁺和焦磷酸根离子(PPi)。

技术领域

本发明涉及荧光纳米材料，具体涉及一种三发射荧光碳点及其制备方法，以及三发射荧光碳点在比率荧光和比色双信号连续检测铝离子和焦磷酸根离子中的应用。

背景技术

碳点(Carbon Dots,CDs)是2004年美国克莱蒙森大学Xu等(J.Am.Chem.Soc.,2004,126,12736-12737)在研究碳纳米管时意外发现的一种以碳为骨架结构的发荧光的碳纳米材料。作为新兴的荧光碳纳米材料，碳点在化学与生物传感、生物成像、药物传递和光催化等方面具有独特的优势。

目前，碳点主要有两种合成方法：自上而下法和自下而上法。自上而下的合成方法，即从较大的碳结构剥落制备碳点的物理方法，主要包括电弧放电、激光剥蚀、电化学氧化、电子束辐射等。自下而上的合成方法，即通过热解或碳化合适的前驱物直接合成荧光碳点，包括燃烧法、高温热解法、水热法、微波法、超声波法等。

在过去几年中，碳点的研究主要朝着降低成本、简化操作、提高量子产率或实现大规模生产的方向进行。然而，调整碳点荧光行为的研究较少。由于合成的碳点大多数发射单荧光，因此建立的碳点基荧光探针总是基于单波长荧光强度的变化(增强或减弱)。然而，基于单波长荧光强度变化探针通常受到一些不可避免因素的影响，例如浓度变化、探针分布不均匀以及仪器效率等，这大大妨碍了检测物的精确定量测定。相对而言，基于荧光碳点的比率荧光探针是通过测量探针材料两个不同波长处的荧光强度，以其比值作为信号参量来测定目标物。因此，比率荧光探针可以提高方法的准确性、灵敏度和动态响应范围，在一定程度上解决了基于单波长荧光强度变化探针所存在的问题。目前，关于双发射碳点基比率荧光探针已有报道，而三发射碳点基比率荧光探针的开发很少。因此寻找简单的、方便的方法来合成三发射荧光碳点并将其作为比率荧光探针的研究具有重要的意义。

发明内容

本发明目的在于提供一种三发射荧光碳点及其制备方法，该方法应原料简单、制备条件要求低，制得的三发射荧光碳点毒性小、荧光量子产率高、水溶性以及生物相容性好，可用于水溶液中和活细胞中比率荧光和比色双信号连续检测Al³⁺和焦磷酸根离子(PPi)。

为实现上述目的本发明提供的技术方案为：

一种三发射荧光碳点的制备方法，包括如下步骤：

(1)按质量比1:3～4:150～400将苏木和三羟甲基氨基甲烷(Tris)加入二次水中，制得混合液；

(2)将步骤(1)得到的混合液转移到水热反应釜中，进行水热反应；

(3)将步骤(2)得到的产物离心除去不溶物得到澄清的红色溶液，用透析袋透析除去杂质，得到三发射荧光碳点溶液；

(4)将步骤(3)得到的三发射荧光碳点溶液冷冻干燥后得到目标三发射荧光碳点。

所述步骤(1)中Tris、苏木和二次水按质量比为1:3.5:200～400。

所述步骤(2)中水热反应的温度为180～220℃，时间为2～7h。

所述步骤(3)中的透析是用截留分子量为500～1000Da的透析袋透析24h。

本发明方法制备的三发射荧光碳点可用于比率荧光和比色双信号连续检测Al³⁺和PPi。