本發(fā)明屬于納米材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種大量合成波長可調(diào)的熒光碳點(diǎn)的方法及該方法制備的碳量子點(diǎn)，尤其是一種波長在整個(gè)可見光區(qū)可調(diào)的高效熒光碳量子點(diǎn)的大量制備方法。

背景技術(shù)：

半導(dǎo)體量子點(diǎn)由于其獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)在能源、環(huán)境和生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域顯示出巨大的應(yīng)用前景。然而，此類納米材料通常具有原料價(jià)格昂貴、光穩(wěn)定性差和毒性高等缺點(diǎn)，因此在科研和日常生活中的運(yùn)用受到了嚴(yán)重阻礙。碳量子點(diǎn)，自從2004年首次被發(fā)現(xiàn)以來，就迅速地成長為納米材料領(lǐng)域的一個(gè)新星。由于其強(qiáng)烈的發(fā)光穩(wěn)定性和生物惰性、良好的生物兼容性等諸多優(yōu)良的物理化學(xué)性質(zhì)，從而被視為是其它半導(dǎo)體量子點(diǎn)的最佳替代者。特別需要提出的是，碳量子點(diǎn)具有比其它半導(dǎo)體量子點(diǎn)低1-2個(gè)數(shù)量級(jí)的生物毒性，因此在毫克/毫升級(jí)別的濃度下毒性依然可以忽略不計(jì)，并且碳原子作為有機(jī)物的主要骨架，使得碳的表面基團(tuán)修飾變得更加容易，選擇范圍更廣。這些突出的優(yōu)點(diǎn)使得碳納米粒子在生物標(biāo)記和生物成像等方面具有更加廣泛的應(yīng)用前景。在過去的十幾年里，碳點(diǎn)相關(guān)的研究呈直線式上升，并且取得了極大進(jìn)步。然而，由于缺乏有效的實(shí)驗(yàn)和理論知識(shí)及自身的復(fù)雜性，碳點(diǎn)相關(guān)的研究仍然存在著許多亟待解決的難題，主要表現(xiàn)在長波長熒光碳點(diǎn)的有效制備和熒光波長可調(diào)性等方面。

長波長的熒光碳點(diǎn)的制備在近兩年已經(jīng)取得了一定的進(jìn)展，但是這些前瞻性工作仍然存在著水相碳點(diǎn)的熒光在長波長區(qū)域(>650nm)里發(fā)射效率偏低以及制備效率不高的缺陷，從而嚴(yán)重阻礙了碳點(diǎn)在生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的進(jìn)一步應(yīng)用。制備出高效發(fā)射的近紅外熒光碳點(diǎn)可以有效解決其在生物成像應(yīng)用中生物組織穿透能力不強(qiáng)和信噪比偏低的應(yīng)用問題，因此，制備出高效發(fā)射的長波長熒光碳點(diǎn)具有極高的學(xué)術(shù)意義和社會(huì)價(jià)值。

碳點(diǎn)的熒光機(jī)理非常復(fù)雜，至今仍然充滿爭議。實(shí)現(xiàn)碳點(diǎn)光學(xué)性質(zhì)的有效調(diào)控對(duì)于深層次地理解碳點(diǎn)的熒光發(fā)射過程起到非常關(guān)鍵的作用。由于缺乏有效的實(shí)驗(yàn)積累和對(duì)碳點(diǎn)熒光機(jī)理清晰的認(rèn)識(shí)，進(jìn)行碳量子點(diǎn)熒光性質(zhì)的有效調(diào)控的研究仍然頗具挑戰(zhàn)。到目前為止，只有少數(shù)幾個(gè)相關(guān)的研究工作主實(shí)現(xiàn)了碳點(diǎn)熒光性質(zhì)的有效調(diào)控。然而，這些工作卻依然存在著發(fā)射波長可調(diào)范圍不夠?qū)?、反?yīng)體系過于復(fù)雜、制備產(chǎn)率較低等問題，嚴(yán)重阻礙了熒光可調(diào)碳點(diǎn)在多色顯示和多色標(biāo)記等領(lǐng)域的應(yīng)用。最重要的是，他們需要使用不同的碳源和反應(yīng)條件，進(jìn)而給深入研究碳量子點(diǎn)的熒光機(jī)理帶來了更多的不確定性。

因此，在不改變碳源種類的前提下，實(shí)現(xiàn)碳點(diǎn)在整個(gè)可見光區(qū)域的有效調(diào)控、高效發(fā)射及大量制備對(duì)于碳點(diǎn)的基礎(chǔ)研究和相關(guān)應(yīng)用具有重要的意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種大量合成波長可調(diào)的熒光碳點(diǎn)的方法，是一種生產(chǎn)成本低、發(fā)光效率和制備效率高、生物兼容性好、并且熒光顏色在可見光區(qū)域可調(diào)的碳量子點(diǎn)及其制備方法。

本發(fā)明提供出的波長可調(diào)的碳量子點(diǎn)，其內(nèi)核具有多層的石墨化晶格結(jié)構(gòu)，外殼是由大量的含氧官能團(tuán)組成，直徑分布在2-12納米之間；它們在常見的極性溶劑中都有很好的溶解度和穩(wěn)定性；碳量子點(diǎn)的熒光紅移由尺寸和表面官能團(tuán)氧化程度的復(fù)合變化所產(chǎn)生。

技術(shù)方案：為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供出的波長可調(diào)的碳量子點(diǎn)的制備方法采用的技術(shù)方案為：

一種大量合成波長可調(diào)的熒光碳點(diǎn)的方法，包括以下步驟：

1)制備碳量子點(diǎn)溶液：量取15毫升反應(yīng)溶劑放入50毫升燒杯里，再分別稱量0.2-0.4克l-谷氨酸和0.1-0.2克鄰苯二胺，攪拌直至完全溶解；將混合液轉(zhuǎn)移到高壓反應(yīng)釜內(nèi)；將高溫烘箱預(yù)熱至160-250℃，再將反應(yīng)釜放入烘箱中反應(yīng)數(shù)8-12小時(shí)，反應(yīng)完畢后，自然冷卻至室溫；

2)純化碳量子點(diǎn)溶液：將步驟(1)中獲得的碳量子點(diǎn)溶液加入10-25ml的萃取溶劑，離心沉淀，即可得到目標(biāo)產(chǎn)物；

所述反應(yīng)溶劑根據(jù)所需制備的熒光碳點(diǎn)的不同顏色對(duì)應(yīng)選取，具體包括以下幾種：

(1)以甲酰胺為反應(yīng)溶劑制備藍(lán)色熒光碳點(diǎn)；

(2)以n,n二甲基甲酰胺為反應(yīng)溶劑制備綠色熒光碳點(diǎn)；

(3)以甲醇為反應(yīng)溶劑制備黃綠色熒光碳點(diǎn)；

(4)以乙醇為反應(yīng)溶劑制備黃色熒光碳點(diǎn)；

(5)以hcl水溶液為反應(yīng)溶劑制備紅色熒光碳點(diǎn)；

(6)以硫酸水溶液為反應(yīng)溶劑制備近紅外熒光碳點(diǎn)。

進(jìn)一步的，(1)以甲酰胺為反應(yīng)溶劑制備藍(lán)色熒光碳點(diǎn)的具體方法為：

量取15毫升甲酰胺放入50毫升的燒杯里，再分別稱量0.2-0.4克的l-谷氨酸和0.1-0.2克的鄰苯二胺，攪拌直至完全溶解；將混合液轉(zhuǎn)移到高壓反應(yīng)釜內(nèi)；將高溫烘箱預(yù)熱至160-250℃，再將反應(yīng)釜放入烘箱中反應(yīng)數(shù)8-12小時(shí)，反應(yīng)完畢后，自然冷卻至室溫；加入10-25ml的丙酮，離心沉淀，再用丙酮和乙醇的混合液洗滌固體粉末，即可得到目標(biāo)產(chǎn)物。

進(jìn)一步的，(2)以n,n二甲基甲酰胺為反應(yīng)溶劑制備綠色熒光碳點(diǎn)的具體方法為：

量取15毫升n,n二甲基甲酰胺放入50毫升的燒杯里，再分別稱量0.2-0.4克的l-谷氨酸和0.1-0.2克的鄰苯二胺，攪拌直至完全溶解；將混合液轉(zhuǎn)移到高壓反應(yīng)釜內(nèi)；將高溫烘箱預(yù)熱至160-250℃，再將反應(yīng)釜放入烘箱中反應(yīng)8-12小時(shí)，反應(yīng)完畢后，自然冷卻至室溫；加入10-25ml的koh水溶液，離心沉淀，再用koh水溶液洗滌固體粉末，即可得到目標(biāo)產(chǎn)物。

進(jìn)一步的，(3)以甲醇為反應(yīng)溶劑制備黃綠色熒光碳點(diǎn)的具體方法為：

量取15毫升甲醇放入50毫升的燒杯里，再分別稱量0.2-0.4克的l-谷氨酸和0.1-0.2克的鄰苯二胺，攪拌直至完全溶解；將混合液轉(zhuǎn)移到高壓反應(yīng)釜內(nèi)；將高溫烘箱預(yù)熱至160-250℃，再將反應(yīng)釜放入烘箱中反應(yīng)8-12小時(shí)，反應(yīng)完畢后，自然冷卻至室溫；加入10-25ml的hcl水溶液，離心沉淀，再用hcl水溶液洗滌固體粉末，即可得到目標(biāo)產(chǎn)物。

進(jìn)一步的，(4)以乙醇為反應(yīng)溶劑制備黃色熒光碳點(diǎn)的具體方法為：

量取15毫升乙醇放入50毫升的燒杯里，再分別稱量0.2-0.4克的l-谷氨酸和0.1-0.2克的鄰苯二胺，攪拌直至完全溶解；將混合液轉(zhuǎn)移到高壓反應(yīng)釜內(nèi)；將高溫烘箱預(yù)熱至160-250℃，再將反應(yīng)釜放入烘箱中反應(yīng)8-12小時(shí)，反應(yīng)完畢后，自然冷卻至室溫；加入10-25ml的koh水溶液，離心沉淀，再用koh水溶液洗滌固體粉末，即可得到目標(biāo)產(chǎn)物。

進(jìn)一步的，(5)以hcl水溶液為反應(yīng)溶劑制備紅色熒光碳點(diǎn)的具體方法為：

量取15毫升hcl水溶液放入50毫升的燒杯里，再分別稱量0.2-0.4克的l-谷氨酸和0.1-0.2克的鄰苯二胺，攪拌直至完全溶解；將混合液轉(zhuǎn)移到高壓反應(yīng)釜內(nèi)；將高溫烘箱預(yù)熱至160-250℃，再將反應(yīng)釜放入烘箱中反應(yīng)8-12小時(shí)，反應(yīng)完畢后，自然冷卻至室溫；加入10-25ml乙醇，離心沉淀，再用乙醇液洗滌固體粉末，即可得到目標(biāo)產(chǎn)物。

進(jìn)一步的，(6)以硫酸水溶液為反應(yīng)溶劑制備近紅外熒光碳點(diǎn)的具體方法為：

量取15毫升硫酸水溶液放入50毫升的燒杯里，再分別稱量0.2-0.4克的l-谷氨酸和0.1-0.2克的鄰苯二胺，攪拌直至完全溶解；將混合液轉(zhuǎn)移到高壓反應(yīng)釜內(nèi)；將高溫烘箱預(yù)熱至160-250℃，再將反應(yīng)釜放入烘箱中反應(yīng)8-12小時(shí)，反應(yīng)完畢后，自然冷卻至室溫；加入10-25ml甲醇，離心沉淀，再用甲醇液洗滌固體粉末，即可得到目標(biāo)產(chǎn)物。

根據(jù)上述的大量合成波長可調(diào)的熒光碳點(diǎn)的方法制備的碳量子點(diǎn)，其特征在于：直徑分布在2-12納米之間；發(fā)射峰從藍(lán)光區(qū)調(diào)整到近紅外區(qū)域；由石墨化的碳核和無定形的碳層復(fù)合組成，其內(nèi)核具有多層的石墨化晶格結(jié)構(gòu)，外殼是由大量的含氧官能團(tuán)組成，碳量子點(diǎn)的熒光紅移由量子尺寸效應(yīng)和表面官能團(tuán)氧化程度復(fù)合決定。

根據(jù)上述的大量合成波長可調(diào)的熒光碳點(diǎn)的方法制備的碳量子點(diǎn)，其特征在于：利用相同的碳源制備出的六種不同發(fā)光顏色的碳點(diǎn)，它們的熒光峰位置分別為：443,526,556,583,641,715nm，量子產(chǎn)率依次為：66％，47％，32％，28％，41％，45％，質(zhì)量產(chǎn)率依次為：53％，44％，49％，62％，58％，51％。

根據(jù)上述的大量合成波長可調(diào)的熒光碳點(diǎn)的方法制備的碳量子點(diǎn)，在生物成像和發(fā)光二極管領(lǐng)域有的應(yīng)用。

有益效果：本發(fā)明提供的一種大量合成波長可調(diào)的熒光碳點(diǎn)的方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下顯著的進(jìn)步性：

1.本發(fā)明在制備六種熒光碳量子點(diǎn)的過程中，采用了一鍋法(反應(yīng)釜)，其合成方法簡單，綠色環(huán)保，使用的原料廉價(jià)易得，反應(yīng)溫度在160-250℃之間，采用的是常溫溶劑沉降法提純，有很大的工業(yè)化生產(chǎn)前景。

2.本發(fā)明制備的熒光可調(diào)的碳量子點(diǎn)在尺寸和組成成分上由顯著區(qū)別，主要體現(xiàn)在納米尺寸和氧化程度隨著熒光的紅移而逐漸增加。這些碳點(diǎn)由于含有大量的含氧和含氮的官能團(tuán)，所以能夠在乙醇、甲醇、丙酮等有機(jī)溶劑中有著良好的溶解度，并具保持著較高的量子產(chǎn)率。這些特定物理化學(xué)性質(zhì)也進(jìn)一步表明此方法制備的碳量子點(diǎn)在多色顯示和生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。

3.本發(fā)明制備的六種熒光碳點(diǎn)在水溶液里具有較高的量子產(chǎn)率，其中，近紅外的能夠達(dá)到45％，也是目前報(bào)道最高的。發(fā)射波長可調(diào)整到715nm，也是碳量子點(diǎn)目前在其他有機(jī)溶劑中，比如乙醇或者丙酮，量子產(chǎn)率能夠高達(dá)30％。這些碳量子點(diǎn)點(diǎn)表現(xiàn)出強(qiáng)烈的熒光發(fā)射，熒光峰的位置可以從443調(diào)整到715納米。該方法制備的碳量子點(diǎn)在增強(qiáng)離子強(qiáng)度、調(diào)整ph值和長時(shí)間激光照射等條件下，熒光強(qiáng)度仍然保持著較高的水平，證實(shí)碳量子點(diǎn)的熒光穩(wěn)定性。

附圖說明

圖1是實(shí)施例1的六種樣品的溶液在紫外燈下的照片；

圖2是實(shí)施例1的六種樣品的歸一化的熒光峰圖譜；

圖3是實(shí)施例1中的六種碳量子點(diǎn)的透射電鏡照片，比例尺為10nm。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明屬于納米材料技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種利用相同前驅(qū)體為碳源，合成熒光效率和質(zhì)量產(chǎn)率較高的、發(fā)射波長在整個(gè)可見光區(qū)可調(diào)的碳點(diǎn)的制備方法。本發(fā)明采用的是不同溶劑熱處理相同碳源的制備方法以及快速沉淀的提純方法，整個(gè)過程簡單高效并綠色環(huán)保，使用的原料便宜，反應(yīng)溫度在160-250℃，具有很大的工業(yè)化生產(chǎn)前景。合成的碳量子點(diǎn)由石墨化的晶格核和一層無定形的碳?xì)?fù)合組成，在常見的溶劑中都有很好的溶解度、穩(wěn)定性和較高的發(fā)光效率；直徑分布隨著發(fā)光波長的紅移而逐漸增大，具體在2-12納米之間。碳量子點(diǎn)的熒光紅移由量子尺寸效應(yīng)和表面官能團(tuán)氧化程度的協(xié)同效應(yīng)產(chǎn)生。作為一類新型的發(fā)光材料，生產(chǎn)成本低、制備產(chǎn)率高、發(fā)光穩(wěn)定性好，生物毒性低、在光電器件的應(yīng)用中具有良好的應(yīng)用前景。特別是高效近紅外熒光碳點(diǎn)的制備方法為碳點(diǎn)的生物應(yīng)用帶來了較大的便利和機(jī)遇。

為了更好理解本發(fā)明的內(nèi)容，下面結(jié)合具體的實(shí)施例和附圖來進(jìn)一步說明本發(fā)明。

實(shí)施例1制備六種碳量子點(diǎn)溶液

(1)制備六種反應(yīng)后的碳量子點(diǎn)溶液。

分別量取15毫升甲酰胺、n,n-二甲基甲酰胺、甲醇、乙醇、稀鹽酸水溶液(體積比1：10)、稀硫酸水溶液(體積比1：10)，放入50毫升的燒杯里，再分別稱量0.3克的l-谷氨酸和0.2克的鄰苯二胺，攪拌直至完全溶解；將混合液轉(zhuǎn)移到高壓反應(yīng)釜內(nèi)；將高溫烘箱預(yù)熱至200℃，再將反應(yīng)釜放入烘箱中反應(yīng)數(shù)8小時(shí)，反應(yīng)完畢后，自然冷卻至室溫。

(2)純化六種碳量子點(diǎn)溶液。

將步驟(1)中獲得的碳量子點(diǎn)溶液分別加入20毫升的丙酮、koh水溶液、hcl水溶液、koh水溶液、乙醇、和甲醇。然后靜止10分鐘，離心沉淀，即可得到目標(biāo)產(chǎn)物，最后分別分散到蒸餾水中，密封保存。

該方法制備的碳點(diǎn)的熒光顏色在單一紫外光激發(fā)下能夠從藍(lán)色調(diào)整到近紅外，如附圖1所示，反應(yīng)在波長上分別為443,526,556,583,641,715納米，如附圖2所示。通過具體的結(jié)構(gòu)表征表明碳量子點(diǎn)的納米尺寸隨著熒光紅移，具體平均尺寸分別為2.8、3.7、4.9、5.8、7.1、和8.9納米(如附圖3所示)。與此同時(shí)，含氧量也隨著熒光的紅移而增加，這些官能團(tuán)的存在保證了這些碳量子點(diǎn)能夠溶于大部分的極性溶劑。通過積分球精確地測量它們的量子產(chǎn)率，其數(shù)值分別為66％，47％，32％，28％，41％，45％，通過稱重并計(jì)算得到質(zhì)量產(chǎn)率依次為：53％，44％，49％，62％，58％，51％。因此這些材料，特別是近紅外熒光碳量子點(diǎn)，在光學(xué)器件和生物領(lǐng)域都有廣闊的應(yīng)用前景。

作為對(duì)比，新增了與實(shí)施例1不同的反應(yīng)條件下制備所得的六種熒光碳點(diǎn)的相關(guān)物理特性，具體如下：

實(shí)施例2

制備方法和實(shí)施例1相同，但是反應(yīng)溫度改為180℃，其他條件不變，最終得到的這六種熒光碳點(diǎn)的發(fā)射峰位置分別為：431,517,5551,573,633,695nm，量子產(chǎn)率依次為：38％，27％，33％，18％，15％，19％，質(zhì)量產(chǎn)率依次為：39％，34％，27％，41％，43％，40％。從結(jié)果來看，降低溫度對(duì)發(fā)射波長產(chǎn)生了藍(lán)移，對(duì)量子產(chǎn)率產(chǎn)生了下降，同時(shí)對(duì)質(zhì)量產(chǎn)率也產(chǎn)生了下降，這可能是因?yàn)闇囟鹊南陆涤绊懥颂己诵牡男纬伞?/p>

實(shí)施例3

制備方法和實(shí)施例1相同，但是反應(yīng)溫度改為160℃，其他條件不變，最終得到的這六種熒光碳點(diǎn)的發(fā)射峰位置分別為：423,511,546,563,621,675nm，量子產(chǎn)率依次為：36％，22％，30％，12％，11％，15％，質(zhì)量產(chǎn)率依次為：33％，24％，19％，32％，28％，31％。從結(jié)果來看，進(jìn)一步降低溫度，仍然會(huì)繼續(xù)導(dǎo)致多色熒光碳量子點(diǎn)的發(fā)射效率和質(zhì)量產(chǎn)率的降低，以及發(fā)射波長的藍(lán)移。

實(shí)施例4

制備方法和實(shí)施例1相同，但是反應(yīng)溫度改為230℃，其他條件不變，最終得到的這六種熒光碳點(diǎn)的發(fā)射峰位置分別為：438,525,551,563,628,719nm，量子產(chǎn)率依次為：56％，22％，33％，29％，26％，31％，質(zhì)量產(chǎn)率依次為：39％，29％，18％，20％，27％，33％。從結(jié)果來看，升高溫度對(duì)發(fā)射波長產(chǎn)生了紅移，對(duì)量子產(chǎn)率產(chǎn)生了下降，同時(shí)對(duì)質(zhì)量產(chǎn)率也產(chǎn)生了上升，這可能是因?yàn)闇囟鹊纳仙龠M(jìn)了碳核心的形成，同時(shí)也減少了表面含氧官能團(tuán)的存在。

實(shí)施例5

制備方法和實(shí)施例1相同，但是反應(yīng)溫度改為250℃，其他條件不變，最終得到的這六種熒光碳點(diǎn)的發(fā)射峰位置分別為：453,533,556,567,633,725nm，量子產(chǎn)率依次為：39％，13％，17％，23％，14％，9％，質(zhì)量產(chǎn)率依次為：44％，34％，21％，23％，38％，36％。進(jìn)一步升高溫度，導(dǎo)致了與實(shí)施例4相似的變化。

實(shí)施例6

制備方法和實(shí)施例1相同，但是改變原料比例即l-谷氨酸和鄰苯二胺的比例為0.0：0.2。最終得到的這六種熒光碳點(diǎn)的發(fā)射峰位置分別為：463,471,556,563,641,645nm，量子產(chǎn)率依次為：14％，8％，25％，22％，19％，24％，但是這部分碳量子點(diǎn)只能通過透析的方法而不能通過固體沉降的方法獲得，質(zhì)量產(chǎn)率都很低，不超過10％。由此可見當(dāng)原料l-谷氨酸不被使用時(shí)，發(fā)現(xiàn)原料的改變不僅會(huì)顯著地影響到發(fā)射波長和量子產(chǎn)率，并且影響了碳量子點(diǎn)的高效提純。因此，l-谷氨酸碳源對(duì)本方法的順利實(shí)施是必不可少的。

實(shí)施例7

制備方法和實(shí)施例1相同，但是改變原料比例即l-谷氨酸和鄰苯二胺的比例為0.1：0.0。最終得到的這六種熒光碳點(diǎn)的發(fā)射峰位置分別為：413,421,446,463,471,474nm，量子產(chǎn)率依次為：9％，4％，11％，21％，19％，13％，但是這部分碳量子點(diǎn)只能通過透析的方法而不能通過固體沉降的方法獲得，因此質(zhì)量產(chǎn)率都很低，不超過8％。由此可見當(dāng)原料鄰苯二胺不被使用時(shí)，發(fā)現(xiàn)制備的碳點(diǎn)主要是藍(lán)色熒光，而且量子產(chǎn)率都不高，并且影響了碳量子點(diǎn)的高效提純。因此，苯二胺碳源對(duì)本方法的順利實(shí)施是必不可少的，而且非常有必要研究兩者的比例對(duì)碳量子點(diǎn)發(fā)光性質(zhì)的影響。

實(shí)施例8

制備方法和實(shí)施例1相同，但是改變原料比例即l-谷氨酸和鄰苯二胺的比例為0.1：0.2。最終得到的這六種熒光碳點(diǎn)的發(fā)射峰位置分別為：424,516,551,579,620,701nm，量子產(chǎn)率依次為：27％，21％，17％，14％，26％，29％，質(zhì)量產(chǎn)率依次為：53％，44％，49％，62％，58％，51％。由此可見當(dāng)原料l-谷氨酸含量增加時(shí)，能夠制備出六種顏色得碳量子點(diǎn)，但是量子產(chǎn)率都偏低。

實(shí)施例9

制備方法和實(shí)施例1相同，但是改變原料比例即l-谷氨酸和鄰苯二胺的比例為0.2：0.2。最終得到的這六種熒光碳點(diǎn)的發(fā)射峰位置分別為：441，522，551，580，627，711nm，量子產(chǎn)率依次為：57％，41％，39％，22％，18％，38％，質(zhì)量產(chǎn)率依次為：47％，39％，59％，52％，44％，47％。質(zhì)量產(chǎn)率依次為：53％，44％，49％，62％，58％，51％。由此可見當(dāng)原料l-谷氨酸含量繼續(xù)增加時(shí)，能夠制備出六種顏色得碳量子點(diǎn)，并且發(fā)射波長和量子產(chǎn)率與實(shí)施例1相接近。

實(shí)施例10

制備方法和實(shí)施例1相同，但是改變原料比例即l-谷氨酸和鄰苯二胺的比例為0.4：0.2。最終得到的這六種熒光碳點(diǎn)的發(fā)射峰位置分別為：424,516,551,579,620,701nm，量子產(chǎn)率依次為：67％，61％，47％，34％，25％，19％，質(zhì)量產(chǎn)率依次為：66％，54％，49％，52％，47％，48％。由此可見當(dāng)原料l-谷氨酸含量繼續(xù)增加并超過最價(jià)值時(shí)，能夠制備出六種顏色得碳量子點(diǎn)，但是發(fā)射波長稍微藍(lán)移，并且短波長碳點(diǎn)量子產(chǎn)率增加而長波長碳量子點(diǎn)量子產(chǎn)率下降，質(zhì)量產(chǎn)率影響不大。上述情況說明，反應(yīng)溫度和反應(yīng)物比例都對(duì)目標(biāo)產(chǎn)物得性質(zhì)有著重要的影響。

上面的實(shí)施例可以總結(jié)為下面的表格：

本發(fā)明的一種波長可調(diào)的碳量子點(diǎn)的制備方法，利用相同的碳源大量地制備出六種不同發(fā)光顏色的碳點(diǎn)，它們的熒光峰位置分別為：443,526,556,583,641,715nm，量子產(chǎn)率依次為：66％，47％，32％，28％，41％，45％，質(zhì)量產(chǎn)率依次為：53％，44％，49％，62％，58％，51％。制備得到的碳量子點(diǎn)，是由石墨化的碳核和無定形的碳層復(fù)合組成，直徑分布在2-12納米之間，在常見的極性溶劑和非極性溶劑中都有著很好的溶解度和穩(wěn)定性，發(fā)射峰可從藍(lán)光區(qū)調(diào)整到近紅外區(qū)域，最后的分析表征認(rèn)定碳量子點(diǎn)的熒光紅移是由量子尺寸效應(yīng)和表面官能團(tuán)氧化程度復(fù)合決定。

綜上，本發(fā)明的創(chuàng)新點(diǎn)如下：

1.基于同種碳源，采用不同的溶劑熱法合成波長在可見光區(qū)可調(diào)的碳量子點(diǎn)。

2.采用沉淀法提純，制的樣品的產(chǎn)率比透析和柱色譜等分離手段的產(chǎn)率高許多倍。

3.近紅外的樣品的量子產(chǎn)率是目前最高的值，為生物成像帶來極大的應(yīng)用前景。

4.多色高效熒光碳點(diǎn)的大量制備，為多色顯示和多色成像帶來極大的應(yīng)用前景。

這類碳量子點(diǎn)不僅合成方法簡便，而且產(chǎn)率高，在生物成像和發(fā)光二極管等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出：對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。