一種熒光光色可調碳量子點的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種熒光光色可調碳量子點的制備方法，屬于納米材料【技術領域】。本方法以檸檬酸或檸檬酸鹽為碳源，以含氮化合物為氮化劑，過氧化氫為氧化劑，通過水熱合成法得到在紫外光激發(fā)下發(fā)藍色或綠色熒光的碳量子點水溶液，反應條件容易控制，適宜規(guī)?；a；制備得到的碳量子點具有熒光光色可調、產率高、量子效率高、結果重復性好等諸多優(yōu)點。產物可以直接用于腫瘤細胞標記及活細胞成像標記。本發(fā)明方法僅需一種反應物即可，并且原料易得、無毒，生產過程無需特殊防護，反應條件容易控制，所得到的碳量子點具有產率高、量子效率高、結果重復性好等優(yōu)點。本發(fā)明方法具有產率高、制備工藝簡單、成本低、易于規(guī)模化生產等特點。
【專利說明】一種熒光光色可調碳量子點的制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種熒光光色可調碳量子點的制備方法，屬于納米材料【技術領域】。
【背景技術】
[0002]量子點納米材料尤其是半導體量子點由于其優(yōu)異的熒光性質而在很多領域特別是光電器件、生物標記及生物醫(yī)學領域有著廣泛的應用前景。但是半導體量子點材料由于在制備過程中常使用到重金屬離子，如鎘、鉛等，導致其具有很大的生物毒性以及環(huán)境危害性，嚴重限制了其在生物醫(yī)學領域的應用。近些年，碳量子點在光學探針、生物圖像探針、發(fā)光二極管及可見光活性催化等領域展示出了很大的應用潛力。碳量子點具有很多優(yōu)異的熒光性質，如具有復合多色熒光、發(fā)射光可調，并且具有量子產率高、表面化學可控、低毒、水溶性好等優(yōu)點，使其成為半導體量子點納米材料的理想替代材料。特別是相對于半導體量子點材料的重金屬元素組分的高毒性來說，碳量子點的主要組成是非毒性的碳元素，因此，熒光碳量子點在生物醫(yī)學領域有著巨大的應用前景。但是，因為受到制備方法及產品質量方面等方面的影響，碳量子點材料的廣泛應用受到了很大限制。目前制備碳量子點最常用的方法有高能輻射、激光消融等物理方法，以及煙灰氧化、碳水化合物碳化、聚合物熱解、電化學、微波輔助熱解以及碳材料化學分解等，但是這些方法往往存在產率低、成本高或量子效率低等缺點。此外，在已有的報道中，碳量子點材料多以藍色熒光為主，盡管藍色熒光碳量子點材料在光電器件、生物標記及生物醫(yī)學等領域具有很重要的應用，不過，由于某些生物組織本身對光線的自吸收以及自發(fā)熒光也都集中在藍色波長區(qū)域，因此，在某些情況下限制了其應用。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明的目的是提出一種熒光光色可調碳量子點的制備方法，對已有的碳量子點的制備方法進行改進，通過 添加氧化劑調節(jié)熒光顏色，以擴大碳量子點的應用范圍，并簡化制備工藝，使其適宜規(guī)?；a。
[0004]本發(fā)明提出的熒光光色可調碳量子點的制備方法，可以有三種不同的技術方案，其中:第一種技術方案包括以下步驟:
[0005]( I)將檸檬酸或檸檬酸鹽加入水中，使檸檬酸或檸檬酸鹽的質量百分比濃度為0.2%~30%，得到檸檬酸或檸檬酸鹽溶液；
[0006](2)以含氮化合物作為氮化劑，將氮化劑加入到步驟(1)的檸檬酸或檸檬酸鹽溶液中，加入的摩爾比為:氮化劑:檸檬酸或檸檬酸鹽溶液=1:2~50，室溫下用磁力攪拌，使檸檬酸鹽和氮化劑充分溶解，得到混合液；
[0007](3)將步驟(2)的混合液放入水熱反應釜中，移入烘箱中進行熱解反應，反應溫度為120°C~200°C，反應時間為2~24小時，得到粗產物；
[0008](4)將步驟(3)的粗產物用透析袋進行透析，透析袋的截流分子量為100-10000，透析時間為6~72小時，得到紫外光激發(fā)下發(fā)藍色熒光的碳量子點水溶液。[0009]第二種技術方案包括以下步驟:
[0010]( I)將檸檬酸或檸檬酸鹽加入水中，使檸檬酸或檸檬酸鹽的質量百分比濃度為0.2%~30%，得到檸檬酸或檸檬酸鹽溶液；
[0011](2)以含氮化合物作為氮化劑，以過氧化氫作為氧化劑，加入到步驟(1)的檸檬酸或檸檬酸鹽溶液中，加入的摩爾比為:氮化劑:檸檬酸或檸檬酸鹽溶液=1:2~50，氧化劑:檸檬酸或檸檬酸鹽溶液=1:5~25,室溫下磁力攪拌,使檸檬酸或檸檬酸鹽、含氮化合物以及過氧化氫充分溶解并混合均勻，得到混合液；
[0012](3)將步驟(2)的混合液放入水熱反應釜中，移入烘箱中進行熱解反應，反應溫度為120°C~200°C，反應時間為2~24小時，得到粗產物；
[0013](4)將步驟(3)的粗產物用透析袋進行透析，透析袋的截流分子量為100-10000，透析時間為6~72小時，得到紫外光激發(fā)下發(fā)綠色熒光的碳量子點水溶液。
[0014]第三種技術方案包括以下步驟:
[0015](I)將檸檬酸或檸檬酸鹽加入水中，使檸檬酸或檸檬酸鹽的質量百分比濃度為0.2%~30%，得到檸檬酸或檸檬酸鹽溶液；
[0016](2)以含氮化合物作為氮化劑，將氮化劑加入到步驟(1)的檸檬酸或檸檬酸鹽溶液中，加入的摩爾比為:氮化劑:檸檬酸或檸檬酸鹽溶液=1:2~50，室溫下用磁力攪拌，使檸檬酸或檸檬酸鹽和氮化劑充分溶解，得到混合液；
[0017](3)將步驟(2)的混合液放入水熱反應釜中，移入烘箱中進行熱解反應，反應溫度為120V~200°C，反應時間為2~24小時，得到第一粗產物；
[0018](4)將過氧化氫作為氧化劑加入到步驟(4)的第一粗產物中，加入摩爾比比例為:氧化劑:檸檬酸或檸檬酸鹽=1:5~25，在磁力攪拌器攪拌下使得混合液混合均勻；
[0019](5)將步驟(4)的混合液移入水熱反應釜中，放入移入烘箱中進行水熱氧化反應，反應溫度為120°C~200°C，反應時間為2~24小時，得到第二粗產物；
[0020](6)將步驟(5)的第二粗產物用透析袋進行透析，透析袋的截流分子量為100-10000，透析時間為6~72小時，得到紫外光激發(fā)下發(fā)綠色熒光的碳量子點水溶液。
[0021]上述三個方案中，所述的檸檬酸鹽為檸檬酸鈉、檸檬酸鉀或檸檬酸銨中的任何一種。
[0022]上述三個方案中，所述的含氮化合物為碳酸氫銨、碳酸銨、氨水或尿素中的任何一種。
[0023]本發(fā)明提出的熒光光色可調碳量子點的制備方法，其優(yōu)點是，本發(fā)明方法原料易得，無毒，生產過程中無需特殊防護；合成工藝簡單，以檸檬酸或檸檬酸鹽為碳源，以含氮化合物為氮化劑，過氧化氫為氧化劑，通過水熱合成法得到在紫外光激發(fā)下發(fā)藍色或綠色熒光的碳量子點水溶液，反應條件容易控制，適宜規(guī)?；a；制備得到的碳量子點具有熒光光色可調、產率高、量子效率高、結果重復性好等諸多優(yōu)點。而且，本發(fā)明方法中通過簡單添加氧化劑實現(xiàn)對熒光顏色的調節(jié)，制備的藍色或綠色熒光碳量子點，可以應用于細胞標記及活細胞成像，將培養(yǎng)后的細胞加入含有藍色或綠色熒光碳量子點的培養(yǎng)基進行共孵育，并用熒光顯微鏡進行觀察，且可直接用于腫瘤細胞標記。
【專利附圖】

【附圖說明】[0024]圖1為本發(fā)明實施例中實施例一，實施例六，實施例1^一制備的藍色以及綠色熒光碳量子點在日光和365納米紫外光照射下的照片。
[0025]圖2為本發(fā)明實施例一制備的藍色熒光碳量子點在不同紫外激發(fā)波長下的熒光光譜和激發(fā)光譜。
[0026]圖3為本發(fā)明實施例六制備的綠色熒光碳量子點在不同紫外激發(fā)波長下的光致發(fā)光譜以及相應的激發(fā)光譜圖。
[0027]圖4為本發(fā)明實施例十一制備得到的綠色熒光碳量子點的熒光光譜以及相應的激發(fā)光譜。
[0028]圖5為本發(fā)明實施例制備的藍色及綠色熒光碳量子點標記腫瘤細胞Hela細胞的熒光顯微鏡圖。
【具體實施方式】
[0029]本發(fā)明提出的熒光光色可調碳量子點的制備方法，可以有三種不同的技術方案，其中:第一種技術方案包括以下步驟:
[0030]( I)將檸檬酸或檸檬酸鹽加入水中，使檸檬酸或檸檬酸鹽的質量百分比濃度為0.2%~30%，得到檸檬酸或檸檬酸鹽溶液；
[0031 ] (2)以含氮化合物作為氮化劑，將氮化劑加入到步驟(1)的檸檬酸或檸檬酸鹽溶液中，加入的摩爾比為:氮化劑:檸檬酸或檸檬酸鹽溶液=1:2~50，室溫下用磁力攪拌，使檸檬酸鹽和氮化劑充分溶解，得到混合液；
[0032](3)將步驟(2)的混合液放入水熱反應釜中，移入烘箱中進行熱解反應，反應溫度為120°C~200°C，反應時間為2~24小時，得到粗產物；
[0033](4)將步驟(3)的粗產物用透析袋進行透析，透析袋的截流分子量為100-10000，透析時間為6~72小時，得到紫外光激發(fā)下發(fā)藍色熒光的碳量子點水溶液。
[0034]第二種技術方案包括以下步驟:
[0035]( I)將檸檬酸或檸檬酸鹽加入水中，使檸檬酸或檸檬酸鹽的質量百分比濃度為
0.2%~30%，得到檸檬酸或檸檬酸鹽溶液；
[0036](2)以含氮化合物作為氮化劑，以過氧化氫作為氧化劑，加入到步驟(1)的檸檬酸或檸檬酸鹽溶液中，加入的摩爾比為:氮化劑:檸檬酸或檸檬酸鹽溶液=1:2~50，氧化劑:檸檬酸或檸檬酸鹽溶液=1:5~25,室溫下磁力攪拌,使檸檬酸或檸檬酸鹽、含氮化合物以及過氧化氫充分溶解并混合均勻，得到混合液；
[0037](3)將步驟(2)的混合液放入水熱反應釜中，移入烘箱中進行熱解反應，反應溫度為120°C~200°C，反應時間為2~24小時，得到粗產物；
[0038](4)將步驟(3)的粗產物用透析袋進行透析，透析袋的截流分子量為100-10000，透析時間為6~72小時，得到紫外光激發(fā)下發(fā)綠色熒光的碳量子點水溶液。
[0039]第三種技術方案包括以下步驟:
[0040]( I)將檸檬酸或檸檬酸鹽加入水中，使檸檬酸或檸檬酸鹽的質量百分比濃度為
0.2%~30%，得到檸檬酸或檸檬酸鹽溶液；
[0041 ] (2)以含氮化合物作為氮化劑，將氮化劑加入到步驟(1)的檸檬酸或檸檬酸鹽溶液中，加入的摩爾比為:氮化劑:檸檬酸或檸檬酸鹽溶液=1:2~50，室溫下用磁力攪拌，使檸檬酸或檸檬酸鹽和氮化劑充分溶解，得到混合液；
[0042](3)將步驟(2)的混合液放入水熱反應釜中，移入烘箱中進行熱解反應，反應溫度為120V~200°C，反應時間為2~24小時，得到第一粗產物；
[0043](4)將過氧化氫作為氧化劑加入到步驟(4)的第一粗產物中，加入摩爾比比例為:氧化劑:檸檬酸或檸檬酸鹽=1:5~25，在磁力攪拌器攪拌下使得混合液混合均勻；
[0044](5)將步驟(4)的混合液移入水熱反應釜中，放入移入烘箱中進行水熱氧化反應，反應溫度為120°C~200°C，反應時間為2~24小時，得到第二粗產物；
[0045](6)將步驟(5)的第二粗產物用透析袋進行透析，透析袋的截流分子量為100-10000，透析時間為6~72小時，得到紫外光激發(fā)下發(fā)綠色熒光的碳量子點水溶液。 [0046]上述三個方案中，所述的檸檬酸鹽為檸檬酸鈉、檸檬酸鉀或檸檬酸銨中的任何一種。
[0047]上述三個方案中，所述的含氮化合物為碳酸氫銨、碳酸銨、氨水或尿素中的任何一種。
[0048]本發(fā)明方法中，使用的水熱反應釜帶有聚四氟乙烯內襯。
[0049]以下介紹本發(fā)明方法的實施例:
[0050]實施例一、制備紫外光激發(fā)下發(fā)藍色突光的碳量子點:
[0051](I)以0.4克檸檬酸鉀為碳源，加入到20毫升水中溶解，形成檸檬酸鉀水溶液；
[0052](2)稱取2.8克碳酸銨，加入到步驟I的溶液中，室溫條件下磁力攪拌使檸檬酸鉀以及碳酸銨充分溶解并混合均勻；
[0053](3)將步驟2所得到的混合液轉移入50毫升聚四氟乙烯內襯罐中，裝入不銹鋼水熱反應釜中，放入烘箱中，在180攝氏度下，反應3小時，即得到含有碳量子點的棕色溶液。
[0054](4)將步驟3得到的溶液經(jīng)截留分子量為500的透析袋進行透析，得到紫外光激發(fā)下發(fā)藍色熒光的碳量子點水溶液。
[0055]該實施例一制備的碳量子點的光致發(fā)光性質表征:用波長365納米的紫外燈對碳量子點水溶液樣品進行照射，可觀察到明顯藍光，如圖1所示，其中A為白光下樣品照片，B為手提式紫外燈365納米紫外光照射下樣品熒光照片，用熒光分光光度計獲得碳量子點的光致發(fā)光譜圖以及相應的激發(fā)譜圖，進一步證實本發(fā)明所制備碳量子點在紫外激發(fā)下發(fā)出藍色熒光，如圖2所示，熒光光譜(實線，360納米激發(fā)，峰位置為447納米)以及相應的激發(fā)光譜(虛線，447納米發(fā)射，激發(fā)譜峰位置為360納米)。
[0056]實施例二、制備紫外光激發(fā)下發(fā)藍色熒光的碳量子點:
[0057](I)以0.04克檸檬酸鉀為碳源，加入20毫升水中溶解；
[0058](2)稱取0.3克碳酸銨，加入到步驟I的溶液中，室溫條件下磁力攪拌使檸檬酸鉀以及碳酸銨充分溶解并混合均勻；
[0059](3)將步驟2所得到的混合液轉移入50毫升聚四氟乙烯內襯罐中，裝入不銹鋼水熱反應釜中，放入烘箱中，在170攝氏度下，反應12小時，即得到含有碳量子點的溶液。
[0060](4)將步驟3得到的溶液經(jīng)截留分子量為4000的透析袋進行透析得到在365納米的紫外燈下發(fā)射藍光的碳量子點水溶液。
[0061]實施例三、制備紫外光激發(fā)下發(fā)藍色熒光的碳量子點:
[0062](I)以0.4克檸檬酸鈉為碳源，加入20毫升水中溶解；[0063](2)稱取I克尿素，加入到步驟I的溶液中，室溫條件下磁力攪拌使檸檬酸鈉以及尿素充分溶解并混合均勻；
[0064](3)將步驟2所得到的混合液轉移入50毫升聚四氟乙烯內襯罐中，裝入不銹鋼水熱反應釜中，放入烘箱中，在150攝氏度下，反應24小時，即得到含有碳量子點的溶液。
[0065](4)將步驟3得到的溶液經(jīng)截留分子量為3000的透析袋進行透析得到在365納米的紫外燈下發(fā)射藍光的碳量子點水溶液。
[0066]實施例四、制備紫外光激發(fā)下發(fā)藍色熒光的碳量子點:
[0067](I)以0.04克檸檬酸銨為碳源，加入20毫升水中溶解；
[0068](2)稱取3毫升30%的氨水，加入到步驟I的溶液中，室溫條件下磁力攪拌使檸檬酸銨以及氨水充分溶解并混合均勻；
[0069](3)將步驟2所得到的混合液轉移入50毫升聚四氟乙烯內襯罐中，裝入不銹鋼水熱反應釜中，放入烘箱中，在200攝氏度下，反應2小時，即得到含有碳量子點的溶液。
[0070](4)將步驟3得到的溶液經(jīng)截留分子量為500的透析袋進行透析得到在365納米的紫外燈下發(fā)射藍光的碳量子點水溶液。
[0071]實施例五、制備紫外光激發(fā)下發(fā)藍色熒光的碳量子點:
[0072](I)以0.04克檸檬酸為碳源，加入20毫升水中溶解；
[0073](2)稱取0.3克碳酸銨，加入到步驟I的溶液中，室溫條件下磁力攪拌使檸檬酸鈉以及碳酸銨充分溶解并混合均勻；
[0074](3)將步驟2所得到的混合液轉移入50毫升聚四氟乙烯內襯罐中，裝入不銹鋼水熱反應釜中，放入烘箱中，在120攝氏度下，反應24小時，即得到含有碳量子點的溶液。
[0075](4)將步驟3得到的溶液經(jīng)截留分子量為3500的透析袋進行透析得到在365納米的紫外燈下發(fā)射藍光的碳量子點水溶液。
[0076]實施例六、制備紫外光激發(fā)下發(fā)綠色熒光的碳量子點:
[0077](I)以0.4克檸檬酸鈉為碳源，加入20毫升水中溶解；
[0078](2)稱取3.2克碳酸氫銨，和3毫升含30%的過氧化氫水溶液，加入到步驟I的溶液中，室溫條件下磁力攪拌使檸檬酸鈉，碳酸氫銨以及過氧化氫充分溶解并混合均勻；
[0079](3)將步驟2所得到的混合液轉移入50毫升聚四氟乙烯內襯罐中，裝入不銹鋼水熱反應釜中，放入烘箱中，在170攝氏度下，反應12小時，即得到含有碳量子點的淡黃色溶液。
[0080](4)將步驟3得到的溶液經(jīng)截留分子量為3000的透析袋進行透析得到碳量子點水溶液。
[0081]該實施例六制備的發(fā)綠色熒光的碳量子點的光致發(fā)光性質表征:用波長365納米的紫外燈對碳量子點水溶液樣品進行照射，可觀察到明顯綠光，如圖1，其中C為白光下樣品照片，D為手提式紫外燈365納米紫外光照射下樣品熒光照片；用熒光分光光度計獲得碳量子點的光致發(fā)光譜圖以及相應的激發(fā)譜圖，進一步證實本發(fā)明所制備碳量子點在紫外激發(fā)下發(fā)出綠色熒光，如圖3所示，熒光光譜(實線，372納米激發(fā)，峰位置為560納米)以及相應的激發(fā)光譜(虛線，560納米發(fā)射，激發(fā)譜峰位置為372納米))。
[0082]實施例七、制備紫外光激發(fā)下發(fā)綠色熒光的碳量子點:·[0083](I)以0.4克檸檬酸鉀為碳源，加入20毫升水中溶解；[0084](2)稱取3克尿素,和5毫升含30%的過氧化氫水溶液,加入到步驟I的溶液中，室溫條件下磁力攪拌使檸檬酸鉀，尿素以及過氧化氫充分溶解并混合均勻；
[0085](3)將步驟2所得到的混合液轉移入50毫升聚四氟乙烯內襯罐中，裝入不銹鋼水熱反應釜中，放入烘箱中，在180攝氏度下，反應4小時，即得到含有碳量子點的溶液。
[0086](4)將步驟3得到的溶液經(jīng)截留分子量為10000的透析袋進行透析得到在365納米的紫外燈下發(fā)射綠光的碳量子點水溶液。
[0087]實施例八、制備紫外光激發(fā)下發(fā)綠色熒光的碳量子點:
[0088](I)以0.4克檸檬酸銨為碳源，加入20毫升水中溶解；
[0089](2)移取3毫升50%的氨水，和10毫升含30%的過氧化氫水溶液，加入到步驟I的溶液中，室溫條件下磁力攪拌使檸檬酸銨，氨水以及過氧化氫充分溶解并混合均勻；
[0090](3)將步驟2所得到的混合液轉移入50毫升聚四氟乙烯內襯罐中，裝入不銹鋼水熱反應釜中，放入烘箱中，在170攝氏度下，反應12小時，即得到含有碳量子點的溶液。
[0091](4)將步驟3得到的溶液經(jīng)截留分子量為8000的透析袋進行透析得到在365納米的紫外燈下發(fā)射綠光的碳量子點水溶液。
[0092]實施例九、制備紫外光激發(fā)下發(fā)綠色熒光的碳量子點:
[0093](I)以2克檸檬酸鈉為碳源，加入20毫升水中溶解；
[0094](2)稱取3克碳酸銨,和10毫升含30%的過氧化氫水溶液,加入到步驟I的溶液中，室溫條件下磁力攪拌使檸 檬酸鈉，碳酸銨以及過氧化氫充分溶解并混合均勻；
[0095](3)將步驟2所得到的混合液轉移入50毫升聚四氟乙烯內襯罐中，裝入不銹鋼水熱反應釜中，放入烘箱中200攝氏度2小時，即得到含有碳量子點的溶液。
[0096](4)將步驟3得到的溶液經(jīng)截留分子量為8000的透析袋進行透析得到在365納米的紫外燈下發(fā)射綠光的碳量子點水溶液。
[0097]實施例十、制備紫外光激發(fā)下發(fā)綠色熒光的碳量子點:
[0098](I)以0.4克檸檬酸為碳源，加入20毫升水中溶解；
[0099](2)稱取3克尿素，和10毫升含30%的過氧化氫水溶液，加入到步驟I的溶液中，室溫條件下磁力攪拌使檸檬酸鈉，尿素以及過氧化氫充分溶解并混合均勻；
[0100](3)將步驟2所得到的混合液轉移入50毫升聚四氟乙烯內襯罐中，裝入不銹鋼水熱反應爸中，放入烘箱中160攝氏度下,反應24小時，即得到含有碳量子點的溶液。
[0101](4)將步驟3得到的溶液經(jīng)截留分子量為100的透析袋進行透析得到在365納米的紫外燈下發(fā)射綠光的碳量子點水溶液。
[0102]實施例十一、制備紫外光激發(fā)下發(fā)綠色熒光的碳量子點:
[0103](I)以0.4克檸檬酸鈉為碳源，加入20毫升水中溶解；
[0104](2)稱取2.8克碳酸氫銨，加入到步驟I的溶液中，室溫條件下磁力攪拌使檸檬酸鈉以及碳酸氫銨充分溶解并混合均勻；
[0105](3)將步驟2所得到的混合液轉移入50毫升聚四氟乙烯內襯罐中，裝入不銹鋼水熱反應釜中，放入烘箱中，在180攝氏度下，反應3小時，即得到棕色溶液。
[0106](4)移取3毫升含30%的過氧化氫水溶液加入到步驟3的得到溶液中，室溫條件下磁力攪拌使混合均勻。
[0107](5)將步驟4所得到的混合液轉移入50毫升聚四氟乙烯內襯罐中，裝入不銹鋼水熱反應釜中，放入烘箱中，在180攝氏度下反應3小時，即得到淺黃色溶液。
[0108](6)將步驟5得到的溶液經(jīng)截留分子量為500的透析袋進行透析得到碳量子點水溶液。
[0109]本實施例十一制備的紫外光激發(fā)下發(fā)綠色熒光的碳量子點光致發(fā)光性質表征:用波長365納米的紫外燈對碳量子點水溶液樣品進行照射，可觀察到明顯綠光，如圖1所示，其中E為白光下樣品照片，F(xiàn)為手提式紫外燈365納米紫外光照射下樣品熒光照片；用熒光分光光度計獲得碳量子點的光致發(fā)光譜圖以及相應的激發(fā)譜圖，進一步證實本發(fā)明所制備碳量子點在紫外激發(fā)下發(fā)出綠色熒光，如圖4所示，熒光光譜(實線，413納米激發(fā)，峰位置為563納米)以及相應的激發(fā)光譜(虛線，563納米發(fā)射，激發(fā)譜峰位置為413納米)。
[0110]實施例十二、制備紫外光激發(fā)下發(fā)綠色熒光的碳量子點:
[0111](I)以2克檸檬酸鉀為碳源，加入20毫升水中溶解；
[0112](2)稱取3克尿素，加入到步驟I的溶液中，室溫條件下磁力攪拌使檸檬酸鉀以及尿素充分溶解并混合均勻；
[0113](3)將步驟2所得到的混合液轉移入50毫升聚四氟乙烯內襯罐中，裝入不銹鋼水熱反應釜中，放入烘箱中180攝氏度5小時，即得到棕色溶液。[0114](4)移取5毫升含30%的過氧化氫水溶液加入到步驟3的得到溶液中，室溫條件下磁力攪拌使混合均勻。
[0115](5)將步驟4所得到的混合液轉移入50毫升聚四氟乙烯內襯罐中，裝入不銹鋼水熱反應釜中，放入烘箱中，在180攝氏度下，反應3小時，即得到淺黃色溶液。
[0116](6)將步驟5得到的溶液經(jīng)截留分子量為500的透析袋進行透析得到在365納米的紫外燈下發(fā)射綠光的碳量子點水溶液。
[0117]實施例十三、制備紫外光激發(fā)下發(fā)綠色熒光的碳量子點:
[0118](I)以2克檸檬酸銨為碳源，加入20毫升水中溶解；
[0119](2)移取3毫升50%的氨水，加入到步驟I的溶液中，室溫條件下磁力攪拌使檸檬酸銨以及氨水充分溶解并混合均勻；
[0120](3)將步驟2所得到的混合液轉移入50毫升聚四氟乙烯內襯罐中，裝入不銹鋼水熱反應釜中，放入烘箱中，在150攝氏度下，反應24小時，即得到棕色溶液。
[0121](4)移取5毫升含30%的過氧化氫水溶液加入到步驟3的得到溶液中，室溫條件下磁力攪拌使混合均勻。
[0122](5)將步驟4所得到的混合液轉移入50毫升聚四氟乙烯內襯罐中，裝入不銹鋼水熱反應釜中，放入烘箱中，在190攝氏度下，反應2小時，即得到淺黃色溶液。
[0123](6)將步驟5得到的溶液經(jīng)截留分子量為5000的透析袋進行透析得到在365納米的紫外燈下發(fā)射綠光的碳量子點水溶液。
[0124]實施例十四、制備紫外光激發(fā)下發(fā)綠色熒光的碳量子點:
[0125](I)以2克檸檬酸為碳源，加入20毫升水中溶解；
[0126](2)稱取3克尿素，加入到步驟I的溶液中，室溫條件下磁力攪拌使檸檬酸鈉以及尿素充分溶解并混合均勻；
[0127](3)將步驟2所得到的混合液轉移入50毫升聚四氟乙烯內襯罐中，裝入不銹鋼水熱反應釜中，放入烘箱中，在160攝氏度下，反應10小時，即得到棕色溶液。[0128](4)移取10毫升含30%的過氧化氫水溶液加入到步驟3的得到溶液中，室溫條件下磁力攪拌使混合均勻。
[0129](5)將步驟4所得到的混合液轉移入50毫升聚四氟乙烯內襯罐中，裝入不銹鋼水熱反應釜中，放入烘箱中，在180攝氏度下，反應4小時，即得到淺黃色溶液。
[0130](6)將步驟5得到的溶液經(jīng)截留分子量為1000的透析袋進行透析得到在365納米的紫外燈下發(fā)射綠光的碳量子點水溶液。
[0131]應用實例:藍色或綠色熒光碳量子點的活細胞成像應用:
[0132](I)將宮頸癌Hela細胞接種于石英底培養(yǎng)皿中，在37攝氏度、5%二氧化碳培養(yǎng)箱中培養(yǎng)；
[0133](2)細胞貼壁后，吸去原培養(yǎng)液，分別加入到含有本發(fā)明實例一、六、十一制備的藍色或綠色熒光碳量子點的三個培養(yǎng)基中，在37攝氏度，二氧化碳濃度為5%培養(yǎng)箱中共孵育
24小時；
[0134](3)取出培養(yǎng)皿，用磷酸鹽緩沖液緩沖液清洗掉培養(yǎng)液，使用多聚甲醛的磷酸鹽緩沖液緩沖液固定細胞；
[0135](4)在倒置熒光顯微鏡下觀察碳量子點對Hela細胞標記情況，如圖5所示，其中A、B為實施例一得到的藍色熒光碳量子點標記Hela細胞的熒光顯微鏡圖，A為鹵素燈光下細胞圖樣，B為汞燈紫外光照射下細胞熒光圖；C、D為實例六得到的藍色熒光碳量子點標記Hela細胞的熒光顯微鏡圖，C為鹵素燈光下細胞圖樣，D為汞燈藍光照射下細胞熒光圖；E、F為實例十一得到的藍色熒光碳量子點標記Hela細胞的`光顯微鏡圖，E為鹵素燈光下細胞圖樣，F(xiàn)為汞燈藍光照射下細胞熒光圖。
【權利要求】
1.一種熒光光色可調碳量子點的制備方法，其特征在于該方法包括以下步驟: (1)將檸檬酸或檸檬酸鹽加入水中，使檸檬酸或檸檬酸鹽的質量百分比濃度為0.2%~30%，得到檸檬酸或檸檬酸鹽溶液； (2)以含氮化合物作為氮化劑，將氮化劑加入到步驟(1)的檸檬酸或檸檬酸鹽溶液中，加入的摩爾比為:氮化劑:檸檬酸或檸檬酸鹽溶液=1:2~50，室溫下用磁力攪拌，使檸檬酸鹽和氮化劑充分溶解，得到混合液； (3)將步驟(2)的混合液放入水熱反應釜中，移入烘箱中進行熱解反應，反應溫度為120°C~200°C，反應時間為2~24小時，得到粗產物； (4)將步驟(3)的粗產物用透析袋進行透析，透析袋的截流分子量為100-10000，透析時間為6~72小時，得到紫外光激發(fā)下發(fā)藍色熒光的碳量子點水溶液。
2.一種熒光光色可調碳量子點的制備方法，其特征在于該方法包括以下步驟: (1)將檸檬酸或檸檬酸鹽加入水中，使檸檬酸或檸檬酸鹽的質量百分比濃度為0.2%~30%，得到檸檬酸或檸檬酸鹽溶液； (2)以含氮化合物作為氮化劑，以過氧化氫作為氧化劑，加入到步驟(1)的檸檬酸或檸檬酸鹽溶液中，加入的摩爾比為:氮化劑:檸檬酸或檸檬酸鹽溶液=1:2~50，氧化劑:檸檬酸或檸檬酸鹽溶液=1:5~25，室溫下磁力攪拌，使檸檬酸或檸檬酸鹽、含氮化合物以及過氧化氫充分溶解并混合均勻，得到混合液； (3)將步驟(2)的混合液放入水熱反應釜中，移入烘箱中進行熱解反應，反應溫度為120°C~200°C，反應時間為2~24小時，得到粗產物； (4)將步驟(3)的粗產物用透析袋進行透析，透析袋的截流分子量為100-10000，透析時間為6~72小時，得到紫外光激發(fā)下發(fā)綠色熒光的碳量子點水溶液。
3.一種熒光光色可調碳量子點的制備方法，其特征在于該方法包括以下步驟: (1)將檸檬酸或檸檬酸鹽加入水中，使檸檬酸或檸檬酸鹽的質量百分比濃度為0.2%~30%，得到檸檬酸或檸檬酸鹽溶液； (2)以含氮化合物作為氮化劑，將氮化劑加入到步驟(1)的檸檬酸或檸檬酸鹽溶液中，加入的摩爾比為:氮化劑:檸檬酸或檸檬酸鹽溶液=1:2~50，室溫下用磁力攪拌，使檸檬酸或檸檬酸鹽和氮化劑充分溶解，得到混合液； (3)將步驟(2)的混合液放入水熱反應釜中，移入烘箱中進行熱解反應，反應溫度為120°C~200°C，反應時間為2~24小時，得到第一粗產物； (4)將過氧化氫作為氧化劑加入到步驟(4)的第一粗產物中，加入摩爾比比例為:氧化劑:檸檬酸或檸檬酸鹽=1:5~25，在磁力攪拌器攪拌下使得混合液混合均勻； (5)將步驟(4)的混合液移入水熱反應釜中，放入移入烘箱中進行水熱氧化反應，反應溫度為120°C~200°C，反應時間為2~24小時，得到第二粗產物； (6)將步驟(5)的第二粗產物用透析袋進行透析，透析袋的截流分子量為100-10000，透析時間為6~72小時，得到紫外光激發(fā)下發(fā)綠色熒光的碳量子點水溶液。
4.如權利要求1、2或3所述的熒光光色可調碳量子點的制備方法，其特征在于其中所述的檸檬酸鹽為檸檬酸鈉、檸檬酸鉀或檸檬酸銨中的任何一種。
5.如權利要求1、2或3所述的熒光光色可調碳量子點的制備方法，其特征在于其中所述的含氮化合物為碳酸氫銨、碳酸銨、氨水或尿素中的任何一種。
【文檔編號】C09K11/65GK103663412SQ201310652713
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月5日 優(yōu)先權日:2013年12月5日
【發(fā)明者】劉向峰, 崔巖巖, 胡中波 申請人:中國科學院大學