[发明专利]一种硫氮共掺杂的黄色荧光碳点的制备方法及其应用

说明书

一种硫氮共掺杂的黄色荧光碳点的制备方法及其应用，涉及一种黄光碳点的制备方法及其应用，具体步骤如下：一、将邻苯二胺和硫辛酸溶解于去离子水中，溶解形成混合溶液，将混合溶液装入聚四氟乙烯高温反应釜中，再将聚四氟乙烯高温反应釜放入烘箱中反应得溶液A；二、将溶液A装入离心管中离心，取上层清液，为溶液B；三、将溶液B装入透析袋中透析，冷冻干燥获得碳点固体，即获得目标产物黄色荧光碳点。与现有技术相比，本发明中的方法制备的碳点具有很好的荧光性能，并且所得碳点的尺寸均匀，杂质较少，合成过程简便，其对Cr6+具有荧光检测功能，在环境监测与治理中具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种硫氮共掺杂的黄色荧光碳点的制备方法及其应用。

背景技术

随着经济的快速发展，工业生产中污染物的排放量不断增加，导致重金属污染问题越来越严重，不仅影响环境质量，还会对人体健康产生极大损害。铬是自然界中常见的元素，元素符号Cr，常见的离子价态有0、+2、+3、+6。六价铬是一种毒性很强的重金属，在工业生产制造过程中特别是工业废渣、废水中都可产生。六价铬的排放会对生态环境造成严重的污染危害，六价铬不但会污染土壤、水源，而且具有生理毒性和免疫毒性，对人类健康造成威胁，国际癌症研究机构(IARC)把它列为一级致癌物。因此，六价铬的快速检测技术是环境监测、食品、烟草和医药检测等相关领域的重要研究方面，同时对于污染环境的场地检测、控制工业污染源以及保护人类健康具有实际的意义。

目前，六价铬的分析方法主要有离子色谱法、比色法、原子吸收分光光度法和ICP-MS等，但这些方法或操作较繁琐，或灵敏度低，或仪器价格昂贵而难以普及。因为各种方法存在不同的不足这就限制了它们的应用范围，为此需要开发一种操作简单，灵敏度高，成本低的新型检测方法。近年来，利用荧光碳点检测重金属离子的技术引起了广泛关注，该方法不但方便、快捷，通常还具有较高的选择性和灵敏度，成为目前研究的一大热点。

碳点(Carbon Dots，CDs)，碳纳米家族中的新兴成员，自2004年由美国南卡罗来纳大学Xiaoyou Xu等首次发现和2006年美国克莱姆森大学的Ya-Ping Sun等首次命名以来，引起了研究者的广泛关注。碳点的粒径小于10nm，是一种以碳为骨架结构的纳米材料。碳点表面富含羧基、羟基、羧基等官能团，使其具有优良的水溶性，而且很容易进行功能化。碳点还具有激发波长依赖性、发光效率高、光耐受性强、生物毒性低等优异的特性，进一步拓宽了碳点在纳米传感器、免疫分析、药物递送、光电装置、荧光探针、生物成像、光催化等领域的应用范围。

自从CDs被发现以来，已经有了各种各样的制造技术，根据制造工艺的不同，大体可将制备方法分成两大类：自上而下(Top-down)和自下而上(Bottom-up)途径。Top-down途径是指CDs在比较大的碳结构材料中形成或剥离出来，它包括电弧切割法、激光消融法和电化学法，其中，电弧切割法、激光消融法需要消耗太大的电能；电化学法是最传统的合成方法之一，通常合成过程中需要使用强氧化剂(强碱或酸)，由于很难彻底去除过量的氧化剂，增加了环境问题，所以传统的合成方法通常在原材料或合成技术中都是不符合绿色化学要求、不符合可持续发展要求的。而Bottom-up途径是以小分子有机物为前驱体，例如葡萄糖、蔗糖、柠檬酸、氨基酸甚至食物残渣等，通过一系列反应最终得到CDs，主要包括微波辅助法、热解合成法、水热合成法等，这些方法中采用的原材料均为有机化合物与生物质材料，是开发“更绿色”的方法来合成CDs的重要方向。

与传统的荧光材料比起来，碳点由于其具有良好的水溶性、荧光稳定及低毒性等优异性能，因而具有潜在的应用价值，可广泛应用于多个领域，如化学传感器、生物成像及分析检测等，因此可作为新型的荧光探针使用。目前，已有文献报道用碳点来检测废水中的重金属污染物，但是将其用于荧光探针来检测六价铬的相关报道较少。因此，本发明通过水热法制备了硫氮共掺杂的黄色荧光碳点，该方法具有快速、简单，选择性好，灵敏度高的特点，具有一定的研究意义和潜在的应用价值。

发明内容