基于天然果膠的熒光碳納米量子點(diǎn)及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種熒光納米材料，更具體地，本發(fā)明涉及基于天然果膠的熒光碳納米量子點(diǎn)及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]熒光碳納米量子點(diǎn)，又稱熒光碳點(diǎn)，與各種金屬量子點(diǎn)類(lèi)似，碳量子點(diǎn)在光照的情況下可以發(fā)出明亮的光。它在包括改進(jìn)生物傳感器、醫(yī)學(xué)成像設(shè)備和微小的發(fā)光二極管的很廣的領(lǐng)域中都有應(yīng)用前景。近年來(lái)，因其低毒性和優(yōu)越的熒光性質(zhì)受到了廣泛的關(guān)注，其應(yīng)用焦點(diǎn)目前主要集中在熒光顯微鏡檢測(cè)、細(xì)胞標(biāo)記、DNA標(biāo)記與體內(nèi)活體成像方面的應(yīng)用。
[0003]有關(guān)熒光碳納米量子點(diǎn)的制備已有較多報(bào)道，已有文獻(xiàn)報(bào)道使用不同的原料如石墨烯、碳納米管和蠟燭灰等在不同的條件下可以合成具有熒光性質(zhì)的碳納米量子點(diǎn)。申請(qǐng)?zhí)枮?01210525033.9的發(fā)明專(zhuān)利公開(kāi)了一種由碳納米管制備石墨烯量子點(diǎn)的方法，在碳納米管中加入硝酸和硫酸的混合溶液，水浴加熱、磁力攪拌后冷卻至室溫，用蒸餾水稀釋?zhuān){(diào)節(jié)pH值，滲析及超濾離心，用有機(jī)溶劑萃取，即制得石墨烯量子點(diǎn)。申請(qǐng)?zhí)枮?01310052867.7的發(fā)明專(zhuān)利公開(kāi)了一種結(jié)構(gòu)及熒光可控含氮石墨烯量子點(diǎn)復(fù)合微粒的制備方法，通過(guò)低濃度氨水溶液為刻蝕劑，控制反應(yīng)條件，在溫和條件下氨水和石墨烯量子點(diǎn)表面的環(huán)氧基團(tuán)反應(yīng)切割生成大量石墨烯量子點(diǎn)小片，在水熱條件下，石墨烯量子點(diǎn)小片聚集組裝成球形石墨烯量子點(diǎn)，從而形成片狀石墨烯量子點(diǎn)表面負(fù)載著大量球狀石墨烯量子點(diǎn)的形貌。復(fù)合微粒的結(jié)構(gòu)、形貌等可通過(guò)改變相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)參數(shù)簡(jiǎn)單地加以控制，產(chǎn)品熒光可控，水溶性好，性質(zhì)均一、穩(wěn)定，在電子、催化和生物成像等領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用前景。但是目前的合成方法要么涉及價(jià)格昂貴的原料，要么以多種物質(zhì)組成的混合物為原料，涉及黑色碳化顆粒的產(chǎn)生，合成周期較長(zhǎng)，產(chǎn)物需要較復(fù)雜的分離步驟。因此，探索簡(jiǎn)單廉價(jià)的合成熒光碳納米量子點(diǎn)的方法具有重要意義。
[0004]申請(qǐng)?zhí)枮?01210085377.2的發(fā)明專(zhuān)利公開(kāi)了一種基于天然糖類(lèi)材料的功能性碳熒光納米顆粒及其制備和應(yīng)用，制備方法是將Ig的碳源(纖維素、淀粉、殼聚糖、環(huán)糊精)與0.1g NaOH溶于15ml的去離子水中，然后置于高壓釜中反應(yīng)4h，溫度為160°C。反應(yīng)所得的碳納米顆粒經(jīng)酸堿中和、微波處理即得碳熒光納米顆粒。天然糖類(lèi)材料原料來(lái)源豐富、廉價(jià)易得、制備方法簡(jiǎn)單；合成的碳納米顆粒具有良好的熒光特性，包括熒光穩(wěn)定、無(wú)光閃爍、波長(zhǎng)可調(diào)諧、激發(fā)光譜寬、發(fā)射光譜窄等特點(diǎn)，可作為熒光標(biāo)記物在生物醫(yī)藥領(lǐng)域中進(jìn)行應(yīng)用。申請(qǐng)?zhí)枮?01310077901.6的發(fā)明專(zhuān)利公開(kāi)了一種桃膠基熒光碳納米顆粒的制備方法，將原桃膠進(jìn)行清洗，去除雜質(zhì)后水解制得水解桃膠；將水解桃膠加入到去離子水中，使其充分溶解，制得水解桃膠溶液；將水解桃膠溶液轉(zhuǎn)入到水熱反應(yīng)釜中，通入氬氣5分鐘，在140-220°C下水熱反應(yīng)6-48小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫，即制得桃膠基熒光碳納米顆粒。上述發(fā)明采用了天然糖類(lèi)、桃膠等廉價(jià)易得的原料，但制備方法仍然比較復(fù)雜，且制備的時(shí)間較長(zhǎng)。目前，以天然果膠為原料制備熒光碳納米量子點(diǎn)還未見(jiàn)報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種基于天然果膠的熒光碳納米量子點(diǎn)，耐光漂白性和穩(wěn)定性好。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為:
[0007]基于天然果膠的熒光碳納米量子點(diǎn)，以天然果膠為碳源制備而成。
[0008]進(jìn)一步，所述天然果膠是從柑橘類(lèi)果實(shí)果皮中提取得到。果膠物質(zhì)是植物細(xì)胞壁成分之一，存在于相鄰細(xì)胞壁間的胞間層中，起著將細(xì)胞粘在一起的作用。柑橘、檸檬、柚子等果皮中約含30%果膠，是果膠的最豐富來(lái)源。
[0009]進(jìn)一步，所述的基于天然果膠的熒光碳納米量子點(diǎn)，其最大激發(fā)波長(zhǎng)為360nm左右，最大發(fā)射波長(zhǎng)為460nm左右。
[0010]進(jìn)一步，所述的基于天然果膠的熒光碳納米量子點(diǎn)，其平均粒徑在2.7nm。
[0011]本發(fā)明的另一目的在于提供基于天然果膠的熒光碳納米量子點(diǎn)的制備方法，是以天然果膠為碳源，通過(guò)一步凝膠狀態(tài)的介導(dǎo)，避免了高溫下黑色碳化顆粒的產(chǎn)生，且簡(jiǎn)化了分離步驟，在2小時(shí)內(nèi)就能簡(jiǎn)單合成熒光碳納米量子點(diǎn)；天然果膠廉價(jià)易得，便于大規(guī)模合成。
[0012]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為:
[0013]基于天然果膠的熒光碳納米量子點(diǎn)的制備方法，所述制備方法為水熱合成法，包括如下進(jìn)行的步驟:
[0014](I)無(wú)機(jī)堿水溶液介導(dǎo)的果膠凝膠狀態(tài)
[0015]配制果膠水溶液和無(wú)機(jī)堿水溶液，將得到的果膠水溶液和無(wú)機(jī)堿水溶液按比例混合，至形成凝膠狀；
[0016](2)水熱法合成熒光碳納米量子點(diǎn)
[0017]將步驟(I)得到的凝膠，在反應(yīng)溫度100-200°C條件下，反應(yīng)1-2小時(shí)，反應(yīng)完畢后，溫度降至室溫，得到澄清透明的熒光碳納米量子點(diǎn)。
[0018]進(jìn)一步，所述無(wú)機(jī)堿優(yōu)選為堿金屬無(wú)機(jī)堿，在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述的無(wú)機(jī)堿優(yōu)選為氣氧化鈉。
[0019]進(jìn)一步，所述的制備方法，將步驟(I)中配制的果膠水溶液和無(wú)機(jī)堿水溶液，離心，所得濾液用微濾膜處理后再進(jìn)行混合操作。離心的作用是先除去溶液中的大顆粒雜質(zhì)，微濾膜處理是除去濾液中相對(duì)較小的雜質(zhì)，離心的轉(zhuǎn)速根據(jù)需要選擇，如3500rmp-8000rpm,微濾膜的孔徑根據(jù)需要可以選擇0.8 μ m、0.45 μ m、0.22 μ m等。
[0020]進(jìn)一步，所述的制備方法，所述步驟(I)中，所述果膠水溶液的濃度為10g/L，所述無(wú)機(jī)堿水溶液的濃度為lmol/L，果膠水溶液和無(wú)機(jī)堿水溶液按照體積比1:1混合。
[0021]進(jìn)一步，所述的制備方法，所述的步驟(2)中，所述反應(yīng)溫度為180°C。
[0022]進(jìn)一步，所述的制備方法，所述步驟(I)中，將得到的果膠水溶液和無(wú)機(jī)堿水溶液在聚四氟乙烯反應(yīng)釜中，按比例混合，形成凝膠。
[0023]本發(fā)明的有益效果在于:
[0024]I)本發(fā)明的基于天然果膠的熒光碳納米量子點(diǎn)，以天然果膠為原料，天然無(wú)毒，廉價(jià)易得，便于大規(guī)模合成；
[0025]2)本發(fā)明的基于天然果膠的熒光碳納米量子點(diǎn)，耐光漂白性和穩(wěn)定性好，在4°C穩(wěn)定存在至少4個(gè)月；
[0026]3)本發(fā)明的合成方法，通過(guò)凝膠狀態(tài)的介導(dǎo)，避免了高溫下黑色碳化顆粒的產(chǎn)生，簡(jiǎn)化了分離步驟，在2小時(shí)內(nèi)就能簡(jiǎn)單合成熒光碳納米量子點(diǎn)，合成周期顯著縮短。
【附圖說(shuō)明】
[0027]圖1熒光碳納米量子點(diǎn)的紫外可見(jiàn)吸收光譜(a)和熒光發(fā)射光譜(b)；
[0028]圖2熒光碳納米量子點(diǎn)的透射電鏡表征結(jié)果。
【具體實(shí)施方式】
[0029]下面將結(jié)合具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。所舉實(shí)施例是為了更好地對(duì)本發(fā)明的內(nèi)容進(jìn)行說(shuō)明，但并不是本發(fā)明的內(nèi)容僅限于所舉實(shí)施例。所以熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)上述
【發(fā)明內(nèi)容】
對(duì)實(shí)施方案進(jìn)行非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整，仍屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。實(shí)施例中未注明具體條件的實(shí)驗(yàn)方法或按照制造廠商所建議的條件。
[0030]氫氧化鈉:分析純，成都市科龍化工試劑廠。
[0031]柑橘果皮果膠的提取方法可以參照現(xiàn)有技術(shù)的任一種方法進(jìn)行，本發(fā)明中，柑橘果皮果膠的提取參照戴余軍等《柑橘皮果膠提取工藝的優(yōu)化》一文中介紹的方法。
[0032]柚子皮果膠的提取方法可以參照現(xiàn)有技術(shù)的任一種方法進(jìn)行，本發(fā)明中，柚子皮果膠的提取參照張怡等《文旦柚果皮果膠的提取及理化特性研究與應(yīng)用》一文中介紹的微波輔助離子交換的方法。
[0033]實(shí)施例1基于天然果膠的熒光碳納米量子點(diǎn)的制備
[0034]本實(shí)施例天然果膠為從柑橘果皮中提取的果膠。
[0035]熒光碳納米量子點(diǎn)的制備:
[0036]按照