一種以柑橘皮為碳源的碳量子點(diǎn)熒光標(biāo)記材料及其制備方法和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及材料合成技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種以柑橘皮為碳源的碳量子點(diǎn)熒光標(biāo)記材料及其制備方法和應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]熒光碳點(diǎn)作為碳納米家族中的新成員，是一種分散的、尺寸小于1nm的類球形的納米顆粒，具有激發(fā)波長和發(fā)射波長可調(diào)諧、熒光穩(wěn)定且無光閃爍現(xiàn)象等優(yōu)異的熒光性能。相對于傳統(tǒng)的半導(dǎo)體量子點(diǎn)、稀土熒光標(biāo)記材料和有機(jī)熒光染料染料，具有粒徑和分子量小、生物毒性低、生物相容性好等優(yōu)點(diǎn)，而且發(fā)光范圍可調(diào)、光穩(wěn)定性好、無光閃爍、易于功能化等優(yōu)勢，在細(xì)胞成像、生化分析等領(lǐng)域有很大的應(yīng)用前景，近年來發(fā)展較快。
[0003]碳量子點(diǎn)的碳源從最初的碳納米管、石墨、炭黑、蠟燭灰、天然氣煙灰、檸檬酸鹽等含有碳有機(jī)化學(xué)試劑，逐漸到活性炭、糖類、淀粉、維C、碳纖維，再到現(xiàn)在木炭灰、花生皮、西瓜皮和咖啡渣等廢品都可以簡單合成各種可見光的碳量子點(diǎn)。
[0004]CN 104030269A公開了一種制備紅色碳量子點(diǎn)的方法，該方法以甘蔗渣作為碳源，將甘蔗渣與磷酸和硫酸的混合溶液加熱，再過濾洗滌得到紅色碳量子點(diǎn)。該方法使用一種生物廢棄資源，有效地實(shí)現(xiàn)資源再利用。CN 103911149A公開了一種基于離子液體的碳氮量子點(diǎn)的制備方法及其作為熒光標(biāo)記材料在藥物檢測中的應(yīng)用。該方法是將離子液體和蒸餾水混合均勻后，放入微波爐和馬弗爐進(jìn)行加熱反應(yīng)，得到水溶性的碳氮量子點(diǎn)，再以制備得到的量子點(diǎn)作為熒光標(biāo)記材料，測定藥物的含量。該方法合成簡單，但是需要馬弗爐、微波爐等設(shè)備進(jìn)行高溫高壓反應(yīng)，以及難以制備的離子液體作為助劑。
[0005]熒光碳量子點(diǎn)作為新型熒光碳納米材料，不僅具有優(yōu)異的光學(xué)性能及小尺寸特性等優(yōu)點(diǎn)，還是環(huán)境友好型新材料，雖然在制備方面也取得了一定進(jìn)展，但是如何用簡便、經(jīng)濟(jì)的方法制備出性能更優(yōu)異的碳點(diǎn)還需進(jìn)一步的研宄。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提供了一種以柑橘皮為碳源的碳量子點(diǎn)熒光標(biāo)記材料及其制備方法和應(yīng)用，所述方法在合成過程中，無需等離子體發(fā)射器、水熱反應(yīng)釜或馬弗爐等裝備進(jìn)行高溫、高壓反應(yīng)，僅需水浴鍋等常規(guī)儀器設(shè)備，即可制得。
[0007]第一方面，本發(fā)明提供了一種以柑橘皮為碳源的碳量子點(diǎn)熒光標(biāo)記材料的制備方法，包括以下步驟:
[0008](I)將柑橘皮與水按比例混合；
[0009](2)向步驟⑴的混合液中加入濃硫酸，攪拌均勻，直至柑橘皮碳化，溶液變色；
[0010](3)調(diào)節(jié)pH，再離心去除未溶解的殘?jiān)?br>[0011](4)將二氯甲烷加入步驟(3)的上清液，再離心去除無熒光的脂溶性物質(zhì)；
[0012](5)將步驟(4)的上清液過膜，制得熒光標(biāo)記材料。
[0013]所述的柑橘皮為新鮮的柑橘皮，例如可以選自橘皮、橙皮或柚皮，優(yōu)選為橙皮或柚皮。
[0014]優(yōu)選地，步驟(I)所述的柑橘皮與水按質(zhì)量體積比(g:mL)為1:(10-40)進(jìn)行混合，例如可以是 1:10、1:12,1:15,1:18,1:20、1:22、1:25、1:28、1:30、1:32、1:35、1:38或1:40，優(yōu)選為1: (15-30)，進(jìn)一步優(yōu)選為I:20o
[0015]優(yōu)選地，濃硫酸為質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于等于98%的硫酸。
[0016]優(yōu)選地，步驟(2)所述的混合液與濃硫酸按體積比為(10-2): I進(jìn)行混合，例如可以是 10:1、5:1,10:3、5:2 或 2:1，優(yōu)選為 10:3。
[0017]優(yōu)選地，步驟(2)所述攪拌的時(shí)間為3-10min，例如可以是3min、4min、5min、6min、7min、8min、9min 或 lOmin，優(yōu)選為 4-8min，進(jìn)一步優(yōu)選為 5min。
[0018]優(yōu)選地，步驟(3)所述的調(diào)節(jié)pH到5.5-8.5，例如可以是5.5、6、6.5、7、7.5、8或8.5，優(yōu)選為6-8。
[0019]優(yōu)選地，步驟⑷所述二氯甲烷的加入量為l_8mL，例如可以是lmL、2mL、3mL、4mL、5mL、6mL、7mL或8mL，優(yōu)選為2_5mL，進(jìn)一步優(yōu)選為3mL。
[0020]優(yōu)選地，步驟(3)和(4)所述離心的轉(zhuǎn)速為4000-8000r/min，例如可以是4000r/min、4500r/min、5000r/min、5500r/min、6000r/min、6500r/min、7000r/min、7500r/min 或8000r/min，優(yōu)選為 4500-6000r/min，進(jìn)一步優(yōu)選為 5000r/min。
[0021]優(yōu)選地，步驟(3)和(4)所述離心的時(shí)間為3-10min，例如可以是3min、4min、5min、6min、7min、8min、9min 或 lOmin，優(yōu)選為 4_8min，進(jìn)一步優(yōu)選為 5min。
[0022]優(yōu)選地，步驟(5)所述的濾膜的孔徑為0.1-1.2 μ m，例如可以是0.1 μπι、0.22 μ m、
0.45 μ m、0.65 μ m 或 1.2 μ m，優(yōu)選為 0.45 μ m。
[0023]本發(fā)明提供了一種以柑橘皮為碳源的碳量子點(diǎn)熒光標(biāo)記材料的制備方法，包括如下步驟:
[0024](I)將新鮮剪碎的柑橘皮與水按質(zhì)量體積比1:20g/mL混合；
[0025](2)向步驟(I)的混合液中加入濃硫酸，混合液與濃硫酸的體積比為10:3，攪拌5min，直至柑橘皮碳化，溶液變色；
[0026](3)加入NaOH，調(diào)節(jié)pH至7，在5000r/min離心5min，去除未溶解的殘澄；
[0027](4)將3mL的二氯甲燒加入步驟(3)的上清液，在5000r/min離心5min，去除無焚光的脂溶性物質(zhì)；
[0028](5)將步驟(4)的上清液過0.45 μ m的膜，制得熒光標(biāo)記材料。
[0029]第二方面，本發(fā)明還提供了一種如本發(fā)明第一方面所述的方法制備的碳量子點(diǎn)熒光標(biāo)記材料。
[0030]第三方面，本發(fā)明還提供了如本發(fā)明第二方面所述的碳量子點(diǎn)熒光標(biāo)記材料在生物標(biāo)記和生物成像方面的應(yīng)用。
[0031]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0032](I)本發(fā)明用柑橘皮作為碳源來制備碳量子點(diǎn)熒光標(biāo)記材料，原料廉價(jià)易得，來源豐富，有利于廢棄資源的充分再利用；
[0033](2)本發(fā)明的碳量子點(diǎn)熒光標(biāo)記材料的制備方法設(shè)備簡單，合成過程無需等離子體發(fā)射器、水熱反應(yīng)釜或馬弗爐等裝備進(jìn)行高溫、高壓反應(yīng)，反應(yīng)條件溫和在常溫下進(jìn)行，反應(yīng)時(shí)間短，操作簡單，成本低廉，毒性??；
[0034](3)本發(fā)明的碳量子點(diǎn)熒光標(biāo)記材料作為熒光標(biāo)記物廣泛用于生物標(biāo)記和生物成像
【附圖說明】
[0035]圖1是本發(fā)明具體實(shí)施例1的透射電鏡照片。
[0036]圖2是本發(fā)明具體實(shí)施例1中的以柑橘皮為碳源的碳量子點(diǎn)熒光光譜特征圖。
【具體實(shí)施方式】
[0037]為更進(jìn)一步闡述本發(fā)明所采取的技術(shù)手段及其效果，以下結(jié)合本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例來進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案，但本發(fā)明并非局限在實(shí)施例范圍內(nèi)。
[0038]實(shí)施例1
[0039]一種以柚皮為碳源的碳量子點(diǎn)熒光標(biāo)記材料制備方法，包括以下步驟:
[0040](I)取新鮮剪碎的柚皮0.5g加入1ml水中，攪拌約5min ；
[0041](2)向步驟⑴中加入濃H2SO4溶液3mL，攪拌約5min，直至柚皮碳化，溶液變色；
[0042](3)加入NaOH溶液，調(diào)節(jié)pH至7，再在轉(zhuǎn)速5000r/min離心5min去除未溶解的殘?jiān)?br>[0043](4)將3mL的二氯甲燒加入步驟(3)的上清液，再在轉(zhuǎn)速5000r/min離心5min去除無熒光的脂溶性物質(zhì)；
[0044](5)將步驟(4)的上清液過0.45 μ m的濾膜，制得熒光標(biāo)記材料。
[0045]從圖1可以看出制備的柚皮為碳源