本發(fā)明屬于量子點(diǎn)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種海產(chǎn)品制備的碳量子點(diǎn)及其檢測(cè)方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

碳量子點(diǎn)是碳納米材料研究中，出現(xiàn)的一個(gè)耀眼的、全新的領(lǐng)域。因其自身存在的特性而被廣泛應(yīng)用。近年來，量子點(diǎn)的研究非?；钴S，碳量子點(diǎn)因具有較大比表面積及可調(diào)控的發(fā)光性而被大眾所熟知。因此，尋找一種簡(jiǎn)單方便的碳量子點(diǎn)的制備方法，是廣大研究人員關(guān)注的重點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有的碳量子點(diǎn)的研究現(xiàn)狀，本發(fā)明提供了一種海產(chǎn)品制備的碳量子點(diǎn)及其檢測(cè)方法和應(yīng)用，本發(fā)明采用簡(jiǎn)單方便的水熱法制備得到的碳量子點(diǎn)水溶性好、穩(wěn)定性好。本發(fā)明碳源采用了殼聚糖、海帶、紫菜等水生植物，制備出水溶性的碳量子點(diǎn)，又檢測(cè)了食物中可能存在的量子點(diǎn)。制備所需原料均屬于海洋動(dòng)、植物，制備方法簡(jiǎn)單方便，具有較高的研究意義與價(jià)值。

為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

本發(fā)明提供了一種海產(chǎn)品制備的碳量子點(diǎn)，它通過以下步驟獲得：

(1)以殼聚糖、紫菜粉、海帶粉為碳源，分別配制碳源與水質(zhì)量比為1：40~80的溶液；攪拌后獲得前驅(qū)體溶液；

(2) 將所述前驅(qū)體溶液放入烘箱中進(jìn)行反應(yīng)；

(3) 將步驟(2)反應(yīng)產(chǎn)物過濾，離心，然后放入透析膜中得到碳量子點(diǎn)。

進(jìn)一步的：所述步驟(2)中烘箱的溫度為120～200℃，時(shí)間為8～14小時(shí)。

本發(fā)明還提供了一種海產(chǎn)品制備的碳量子點(diǎn)，它通過以下步驟獲得：將蝦殼、海苔、海帶加熱處理烘干，分別配制碳源與水質(zhì)量比為1：40~80的溶液，浸泡3～5天；然后浸泡后的產(chǎn)物過濾，離心，放入透析膜中透析得到碳量子點(diǎn)。

進(jìn)一步的：所述烘干溫度不高于60℃。

本發(fā)明提供了所述的海產(chǎn)品制備的碳量子點(diǎn)的檢測(cè)方法，所述檢測(cè)方法包括高倍透射電鏡、紫外可見分光光度計(jì)、熒光光譜儀、紫外燈照射和XPS圖譜。

本發(fā)明提供了所述的海產(chǎn)品制備的碳量子點(diǎn)在制備量子點(diǎn)敏化太陽能電池中的應(yīng)用。

進(jìn)一步的：將涂有二氧化鈦的FTO基體浸泡在所述海產(chǎn)品制備的量子點(diǎn)溶液中制成光陽極，將制備的光陽極與對(duì)電極組合，并在中間加入液體電解質(zhì)組裝成量子點(diǎn)敏化太陽能電池。

進(jìn)一步的：所述液體電解質(zhì)由0.01～0.06 mol/L碘、0.08～0.12 mol/L碘化鋰、0.4～0.8 mol/L四丁基碘化銨和0.4～0.6 mol/L 4－叔丁基吡啶的乙腈溶液組成。

進(jìn)一步的：所述量子點(diǎn)敏化太陽能電池的開路電壓為0.3～0.6V、短路電流密度為0.3～0.7mA·cm^-2、光電轉(zhuǎn)換效率為0.05～0.2%。

本發(fā)明采用上述技術(shù)方案后，主要有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)、制備工藝簡(jiǎn)單。本發(fā)明只需一步合成即可得到，制備方法簡(jiǎn)單易行，避免了繁瑣復(fù)雜工藝的制備。

(2)、制備成本低。本發(fā)明所需實(shí)驗(yàn)藥品均為常見藻類動(dòng)、植物，尤其是具備靠近海洋的有利條件，制備成本低。

本發(fā)明的碳量子點(diǎn)制備方法簡(jiǎn)便易行、成本低廉，而且制備得到的碳量子點(diǎn)發(fā)光顏色可調(diào)控、穩(wěn)定性好。并且在相關(guān)食品中檢測(cè)到與合成量子點(diǎn)類似的碳量子點(diǎn)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明以殼聚糖為碳源、蝦殼為碳源所制備的碳量子點(diǎn)的高分辨率透射電鏡的圖譜，其中，a代表以殼聚糖為碳源，b代表以蝦殼為碳源。

圖2為本發(fā)明以殼聚糖為碳源、蝦殼為碳源所制備的碳量子點(diǎn)紫外吸收?qǐng)D譜，其中，a代表以殼聚糖為碳源，b代表以蝦殼為碳源。

圖3為本發(fā)明以殼聚糖為碳源、蝦殼為碳源所制備的碳量子點(diǎn)的發(fā)射譜，其中，a代表以殼聚糖為碳源，b代表以蝦殼為碳源。

圖4為本發(fā)明以殼聚糖為碳源、蝦殼為碳源制備的碳量子點(diǎn)在紫外燈照射下的發(fā)光效應(yīng)，a代表以殼聚糖為碳源，b代表以蝦殼為碳源。

圖5為本發(fā)明以殼聚糖為碳源制備的碳量子點(diǎn)在紫外燈照射下的XPS。

圖6為以殼聚糖、蝦殼為碳源制備的碳量子點(diǎn)在量子點(diǎn)敏化太陽能電池中的J-V曲線。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

實(shí)施例1

本實(shí)施例海產(chǎn)品制備的碳量子點(diǎn)通過以下步驟制得：

1、分別以殼聚糖、紫菜粉、海帶粉為碳源，分別配制碳源與水質(zhì)量比為1：40~80的溶液；

2、用磁力攪拌器攪拌10min，獲得前驅(qū)體溶液；

3、將所述前驅(qū)體溶液移入反應(yīng)釜內(nèi)，并放入烘箱中進(jìn)行反應(yīng)，烘箱的溫度為120～200℃，時(shí)間為8～14小時(shí)；

4、將步驟3反應(yīng)產(chǎn)物過濾，離心，然后放入3500道爾頓的透析膜中透析，換水3～5次即得到海產(chǎn)品制備的碳量子點(diǎn)。

實(shí)施例2

本實(shí)施例海產(chǎn)品制備的碳量子點(diǎn)通過以下步驟制得：

1、分別以蝦殼、海苔、海帶為碳源，將蝦殼、海苔、海帶加熱處理烘干，分別配制碳源與水質(zhì)量比為1：40~80的溶液，浸泡3～5天；

2、將浸泡后的產(chǎn)物過濾，離心，然后放入1000道爾頓的透析膜中透析，換水3～5次即得到海產(chǎn)品制備的碳量子點(diǎn)。

實(shí)施例3、本發(fā)明用海產(chǎn)品制得的碳量子點(diǎn)的檢測(cè)方法

1、高分辨率透射電鏡檢測(cè)。圖1是以殼聚糖為碳源、蝦殼為碳源所制備的碳量子點(diǎn)的高分辨率透射電鏡的圖譜。從圖譜中可以看到，以殼聚糖為碳源在實(shí)驗(yàn)室制備的產(chǎn)物與蝦殼等海產(chǎn)品中中存在的產(chǎn)物均有晶格出現(xiàn)，且晶格間隙能夠與碳量子點(diǎn)的晶格間隙相對(duì)應(yīng)，說明海產(chǎn)品中存在碳量子點(diǎn)。

2、用紫外可見分光光度計(jì)進(jìn)行測(cè)試。圖2是以殼聚糖為碳源、蝦殼為碳源所制備的碳量子點(diǎn)的紫外圖譜。如圖2所示，較明顯的吸收峰在260納米、300納米左右，百分比表示溶液占總體積的百分比，且隨量子點(diǎn)濃度降低吸收峰強(qiáng)度降低。從兩圖中可以看出以殼聚糖為碳源、蝦殼為碳源所制備的碳量子點(diǎn)的紫外圖譜類似，說明蝦殼等海產(chǎn)品中存在的碳量子點(diǎn)與殼聚糖中的碳量子點(diǎn)結(jié)構(gòu)相似。

3、用熒光光譜儀進(jìn)行測(cè)試。圖3是以殼聚糖為碳源、蝦殼為碳源所制備的碳量子點(diǎn)的發(fā)射譜。如圖3所示，在不同激發(fā)波長(zhǎng)的作用下，發(fā)射譜峰值出紅移現(xiàn)象，以殼聚糖為碳源所制備的碳量子點(diǎn)的最高激發(fā)在390納米左右，以殼聚糖為碳源所制備的碳量子點(diǎn)的最高激發(fā)在350納米左右。因?yàn)槲r殼中含有的物質(zhì)比較復(fù)雜，所以顆粒比較大，出現(xiàn)最大激發(fā)的波長(zhǎng)紅移。說明蝦殼等海產(chǎn)品與殼聚糖中均存在碳量子點(diǎn)，但是蝦殼等海產(chǎn)品與殼聚糖制備的碳量子點(diǎn)有一定的區(qū)別。

4、用紫外燈進(jìn)行照射后，如圖4所示，紫外燈下以殼聚糖為碳源制備的碳量子點(diǎn)發(fā)出藍(lán)色光，以蝦殼為碳源制備的碳量子點(diǎn)也發(fā)出藍(lán)色的光。因?yàn)橐晕r殼為碳源的碳量子點(diǎn)發(fā)出的光較弱一些，因?yàn)槲r殼中含有的雜質(zhì)較多。

5、圖5為本發(fā)明以殼聚糖為碳源制備的碳量子點(diǎn)的XPS圖譜?？梢钥吹揭詺ぞ厶侵苽涞奶剂孔狱c(diǎn)中出現(xiàn)了C=O、C=C、C-O，且C=C含量較高。

實(shí)施例4

將實(shí)施例1和實(shí)施例2獲得的海產(chǎn)品制備的碳量子點(diǎn)用于制備量子點(diǎn)敏化太陽能電池：將涂有二氧化鈦的FTO基體浸泡在所述海產(chǎn)品制備的碳量子點(diǎn)溶液中制成光陽極，制備的光陽極與對(duì)電極組合，并在中間加入液體電解質(zhì)組裝成量子點(diǎn)敏化太陽能電池。所述液體電解質(zhì)由0.01～0.06 mol/L碘、0.08～0.12 mol/L碘化鋰、0.4～0.8 mol/L四丁基碘化銨和0.4～0.6 mol/L 4－叔丁基吡啶的乙腈溶液組成。

制得的所述量子點(diǎn)敏化太陽能電池的開路電壓為0.3～0.6V、短路電流密度為0.3～0.7mA·cm^-2、光電轉(zhuǎn)換效率為0.05～0.2%。

圖6是以殼聚糖、蝦殼為碳源制備的碳量子點(diǎn)在量子點(diǎn)敏化太陽能電池中的應(yīng)用。從圖中可以看到，以殼聚糖為碳源制備的碳量子點(diǎn)在組裝電池時(shí)的效率更高一些。

以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其進(jìn)行限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，依然可以對(duì)前述實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明所要求保護(hù)的技術(shù)方案的精神和范圍。