一种荧光光色可调碳量子点的制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种荧光光色可调碳量子点的制备方法，属于纳米材料【技术领域】。本方法以柠檬酸或柠檬酸盐为碳源，以含氮化合物为氮化剂，过氧化氢为氧化剂，通过水热合成法得到在紫外光激发下发蓝色或绿色荧光的碳量子点水溶液，反应条件容易控制，适宜规模化生产；制备得到的碳量子点具有荧光光色可调、产率高、量子效率高、结果重复性好等诸多优点。产物可以直接用于肿瘤细胞标记及活细胞成像标记。本发明方法仅需一种反应物即可，并且原料易得、无毒，生产过程无需特殊防护，反应条件容易控制，所得到的碳量子点具有产率高、量子效率高、结果重复性好等优点。本发明方法具有产率高、制备工艺简单、成本低、易于规模化生产等特点。
【专利说明】一种荧光光色可调碳量子点的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种荧光光色可调碳量子点的制备方法，属于纳米材料【技术领域】。
【背景技术】
[0002]量子点纳米材料尤其是半导体量子点由于其优异的荧光性质而在很多领域特别是光电器件、生物标记及生物医学领域有着广泛的应用前景。但是半导体量子点材料由于在制备过程中常使用到重金属离子，如镉、铅等，导致其具有很大的生物毒性以及环境危害性，严重限制了其在生物医学领域的应用。近些年，碳量子点在光学探针、生物图像探针、发光二极管及可见光活性催化等领域展示出了很大的应用潜力。碳量子点具有很多优异的荧光性质，如具有复合多色荧光、发射光可调，并且具有量子产率高、表面化学可控、低毒、水溶性好等优点，使其成为半导体量子点纳米材料的理想替代材料。特别是相对于半导体量子点材料的重金属元素组分的高毒性来说，碳量子点的主要组成是非毒性的碳元素，因此，荧光碳量子点在生物医学领域有着巨大的应用前景。但是，因为受到制备方法及产品质量方面等方面的影响，碳量子点材料的广泛应用受到了很大限制。目前制备碳量子点最常用的方法有高能辐射、激光消融等物理方法，以及烟灰氧化、碳水化合物碳化、聚合物热解、电化学、微波辅助热解以及碳材料化学分解等，但是这些方法往往存在产率低、成本高或量子效率低等缺点。此外，在已有的报道中，碳量子点材料多以蓝色荧光为主，尽管蓝色荧光碳量子点材料在光电器件、生物标记及生物医学等领域具有很重要的应用，不过，由于某些生物组织本身对光线的自吸收以及自发荧光也都集中在蓝色波长区域，因此，在某些情况下限制了其应用。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提出一种荧光光色可调碳量子点的制备方法，对已有的碳量子点的制备方法进行改进，通过 添加氧化剂调节荧光颜色，以扩大碳量子点的应用范围，并简化制备工艺，使其适宜规模化生产。
[0004]本发明提出的荧光光色可调碳量子点的制备方法，可以有三种不同的技术方案，其中:第一种技术方案包括以下步骤:
[0005]( I)将柠檬酸或柠檬酸盐加入水中，使柠檬酸或柠檬酸盐的质量百分比浓度为0.2%~30%，得到柠檬酸或柠檬酸盐溶液；
[0006](2)以含氮化合物作为氮化剂，将氮化剂加入到步骤(1)的柠檬酸或柠檬酸盐溶液中，加入的摩尔比为:氮化剂:柠檬酸或柠檬酸盐溶液=1:2~50，室温下用磁力搅拌，使柠檬酸盐和氮化剂充分溶解，得到混合液；
[0007](3)将步骤(2)的混合液放入水热反应釜中，移入烘箱中进行热解反应，反应温度为120°C~200°C，反应时间为2~24小时，得到粗产物；
[0008](4)将步骤(3)的粗产物用透析袋进行透析，透析袋的截流分子量为100-10000，透析时间为6~72小时，得到紫外光激发下发蓝色荧光的碳量子点水溶液。[0009]第二种技术方案包括以下步骤:
[0010]( I)将柠檬酸或柠檬酸盐加入水中，使柠檬酸或柠檬酸盐的质量百分比浓度为0.2%~30%，得到柠檬酸或柠檬酸盐溶液；
[0011](2)以含氮化合物作为氮化剂，以过氧化氢作为氧化剂，加入到步骤(1)的柠檬酸或柠檬酸盐溶液中，加入的摩尔比为:氮化剂:柠檬酸或柠檬酸盐溶液=1:2~50，氧化剂:柠檬酸或柠檬酸盐溶液=1:5~25,室温下磁力搅拌,使柠檬酸或柠檬酸盐、含氮化合物以及过氧化氢充分溶解并混合均匀，得到混合液；
[0012](3)将步骤(2)的混合液放入水热反应釜中，移入烘箱中进行热解反应，反应温度为120°C~200°C，反应时间为2~24小时，得到粗产物；
[0013](4)将步骤(3)的粗产物用透析袋进行透析，透析袋的截流分子量为100-10000，透析时间为6~72小时，得到紫外光激发下发绿色荧光的碳量子点水溶液。
[0014]第三种技术方案包括以下步骤:
[0015](I)将柠檬酸或柠檬酸盐加入水中，使柠檬酸或柠檬酸盐的质量百分比浓度为0.2%~30%，得到柠檬酸或柠檬酸盐溶液；
[0016](2)以含氮化合物作为氮化剂，将氮化剂加入到步骤(1)的柠檬酸或柠檬酸盐溶液中，加入的摩尔比为:氮化剂:柠檬酸或柠檬酸盐溶液=1:2~50，室温下用磁力搅拌，使柠檬酸或柠檬酸盐和氮化剂充分溶解，得到混合液；
[0017](3)将步骤(2)的混合液放入水热反应釜中，移入烘箱中进行热解反应，反应温度为120V~200°C，反应时间为2~24小时，得到第一粗产物；
[0018](4)将过氧化氢作为氧化剂加入到步骤(4)的第一粗产物中，加入摩尔比比例为:氧化剂:柠檬酸或柠檬酸盐=1:5~25，在磁力搅拌器搅拌下使得混合液混合均匀；
[0019](5)将步骤(4)的混合液移入水热反应釜中，放入移入烘箱中进行水热氧化反应，反应温度为120°C~200°C，反应时间为2~24小时，得到第二粗产物；
[0020](6)将步骤(5)的第二粗产物用透析袋进行透析，透析袋的截流分子量为100-10000，透析时间为6~72小时，得到紫外光激发下发绿色荧光的碳量子点水溶液。
[0021]上述三个方案中，所述的柠檬酸盐为柠檬酸钠、柠檬酸钾或柠檬酸铵中的任何一种。
[0022]上述三个方案中，所述的含氮化合物为碳酸氢铵、碳酸铵、氨水或尿素中的任何一种。
[0023]本发明提出的荧光光色可调碳量子点的制备方法，其优点是，本发明方法原料易得，无毒，生产过程中无需特殊防护；合成工艺简单，以柠檬酸或柠檬酸盐为碳源，以含氮化合物为氮化剂，过氧化氢为氧化剂，通过水热合成法得到在紫外光激发下发蓝色或绿色荧光的碳量子点水溶液，反应条件容易控制，适宜规模化生产；制备得到的碳量子点具有荧光光色可调、产率高、量子效率高、结果重复性好等诸多优点。而且，本发明方法中通过简单添加氧化剂实现对荧光颜色的调节，制备的蓝色或绿色荧光碳量子点，可以应用于细胞标记及活细胞成像，将培养后的细胞加入含有蓝色或绿色荧光碳量子点的培养基进行共孵育，并用荧光显微镜进行观察，且可直接用于肿瘤细胞标记。
【专利附图】
【附图说明】[0024]图1为本发明实施例中实施例一，实施例六，实施例1^一制备的蓝色以及绿色荧光碳量子点在日光和365纳米紫外光照射下的照片。
[0025]图2为本发明实施例一制备的蓝色荧光碳量子点在不同紫外激发波长下的荧光光谱和激发光谱。
[0026]图3为本发明实施例六制备的绿色荧光碳量子点在不同紫外激发波长下的光致发光谱以及相应的激发光谱图。
[0027]图4为本发明实施例十一制备得到的绿色荧光碳量子点的荧光光谱以及相应的激发光谱。
[0028]图5为本发明实施例制备的蓝色及绿色荧光碳量子点标记肿瘤细胞Hela细胞的荧光显微镜图。
【具体实施方式】
[0029]本发明提出的荧光光色可调碳量子点的制备方法，可以有三种不同的技术方案，其中:第一种技术方案包括以下步骤:
[0030]( I)将柠檬酸或柠檬酸盐加入水中，使柠檬酸或柠檬酸盐的质量百分比浓度为0.2%~30%，得到柠檬酸或柠檬酸盐溶液；
[0031 ] (2)以含氮化合物作为氮化剂，将氮化剂加入到步骤(1)的柠檬酸或柠檬酸盐溶液中，加入的摩尔比为:氮化剂:柠檬酸或柠檬酸盐溶液=1:2~50，室温下用磁力搅拌，使柠檬酸盐和氮化剂充分溶解，得到混合液；
[0032](3)将步骤(2)的混合液放入水热反应釜中，移入烘箱中进行热解反应，反应温度为120°C~200°C，反应时间为2~24小时，得到粗产物；
[0033](4)将步骤(3)的粗产物用透析袋进行透析，透析袋的截流分子量为100-10000，透析时间为6~72小时，得到紫外光激发下发蓝色荧光的碳量子点水溶液。
[0034]第二种技术方案包括以下步骤:
[0035]( I)将柠檬酸或柠檬酸盐加入水中，使柠檬酸或柠檬酸盐的质量百分比浓度为
0.2%~30%，得到柠檬酸或柠檬酸盐溶液；
[0036](2)以含氮化合物作为氮化剂，以过氧化氢作为氧化剂，加入到步骤(1)的柠檬酸或柠檬酸盐溶液中，加入的摩尔比为:氮化剂:柠檬酸或柠檬酸盐溶液=1:2~50，氧化剂:柠檬酸或柠檬酸盐溶液=1:5~25,室温下磁力搅拌,使柠檬酸或柠檬酸盐、含氮化合物以及过氧化氢充分溶解并混合均匀，得到混合液；
[0037](3)将步骤(2)的混合液放入水热反应釜中，移入烘箱中进行热解反应，反应温度为120°C~200°C，反应时间为2~24小时，得到粗产物；
[0038](4)将步骤(3)的粗产物用透析袋进行透析，透析袋的截流分子量为100-10000，透析时间为6~72小时，得到紫外光激发下发绿色荧光的碳量子点水溶液。
[0039]第三种技术方案包括以下步骤:
[0040]( I)将柠檬酸或柠檬酸盐加入水中，使柠檬酸或柠檬酸盐的质量百分比浓度为
0.2%~30%，得到柠檬酸或柠檬酸盐溶液；
[0041 ] (2)以含氮化合物作为氮化剂，将氮化剂加入到步骤(1)的柠檬酸或柠檬酸盐溶液中，加入的摩尔比为:氮化剂:柠檬酸或柠檬酸盐溶液=1:2~50，室温下用磁力搅拌，使柠檬酸或柠檬酸盐和氮化剂充分溶解，得到混合液；
[0042](3)将步骤(2)的混合液放入水热反应釜中，移入烘箱中进行热解反应，反应温度为120V~200°C，反应时间为2~24小时，得到第一粗产物；
[0043](4)将过氧化氢作为氧化剂加入到步骤(4)的第一粗产物中，加入摩尔比比例为:氧化剂:柠檬酸或柠檬酸盐=1:5~25，在磁力搅拌器搅拌下使得混合液混合均匀；
[0044](5)将步骤(4)的混合液移入水热反应釜中，放入移入烘箱中进行水热氧化反应，反应温度为120°C~200°C，反应时间为2~24小时，得到第二粗产物；
[0045](6)将步骤(5)的第二粗产物用透析袋进行透析，透析袋的截流分子量为100-10000，透析时间为6~72小时，得到紫外光激发下发绿色荧光的碳量子点水溶液。 [0046]上述三个方案中，所述的柠檬酸盐为柠檬酸钠、柠檬酸钾或柠檬酸铵中的任何一种。
[0047]上述三个方案中，所述的含氮化合物为碳酸氢铵、碳酸铵、氨水或尿素中的任何一种。
[0048]本发明方法中，使用的水热反应釜带有聚四氟乙烯内衬。
[0049]以下介绍本发明方法的实施例:
[0050]实施例一、制备紫外光激发下发蓝色突光的碳量子点:
[0051](I)以0.4克柠檬酸钾为碳源，加入到20毫升水中溶解，形成柠檬酸钾水溶液；
[0052](2)称取2.8克碳酸铵，加入到步骤I的溶液中，室温条件下磁力搅拌使柠檬酸钾以及碳酸铵充分溶解并混合均匀；
[0053](3)将步骤2所得到的混合液转移入50毫升聚四氟乙烯内衬罐中，装入不锈钢水热反应釜中，放入烘箱中，在180摄氏度下，反应3小时，即得到含有碳量子点的棕色溶液。
[0054](4)将步骤3得到的溶液经截留分子量为500的透析袋进行透析，得到紫外光激发下发蓝色荧光的碳量子点水溶液。
[0055]该实施例一制备的碳量子点的光致发光性质表征:用波长365纳米的紫外灯对碳量子点水溶液样品进行照射，可观察到明显蓝光，如图1所示，其中A为白光下样品照片，B为手提式紫外灯365纳米紫外光照射下样品荧光照片，用荧光分光光度计获得碳量子点的光致发光谱图以及相应的激发谱图，进一步证实本发明所制备碳量子点在紫外激发下发出蓝色荧光，如图2所示，荧光光谱(实线，360纳米激发，峰位置为447纳米)以及相应的激发光谱(虚线，447纳米发射，激发谱峰位置为360纳米)。
[0056]实施例二、制备紫外光激发下发蓝色荧光的碳量子点:
[0057](I)以0.04克柠檬酸钾为碳源，加入20毫升水中溶解；
[0058](2)称取0.3克碳酸铵，加入到步骤I的溶液中，室温条件下磁力搅拌使柠檬酸钾以及碳酸铵充分溶解并混合均匀；
[0059](3)将步骤2所得到的混合液转移入50毫升聚四氟乙烯内衬罐中，装入不锈钢水热反应釜中，放入烘箱中，在170摄氏度下，反应12小时，即得到含有碳量子点的溶液。
[0060](4)将步骤3得到的溶液经截留分子量为4000的透析袋进行透析得到在365纳米的紫外灯下发射蓝光的碳量子点水溶液。
[0061]实施例三、制备紫外光激发下发蓝色荧光的碳量子点:
[0062](I)以0.4克柠檬酸钠为碳源，加入20毫升水中溶解；[0063](2)称取I克尿素，加入到步骤I的溶液中，室温条件下磁力搅拌使柠檬酸钠以及尿素充分溶解并混合均匀；
[0064](3)将步骤2所得到的混合液转移入50毫升聚四氟乙烯内衬罐中，装入不锈钢水热反应釜中，放入烘箱中，在150摄氏度下，反应24小时，即得到含有碳量子点的溶液。
[0065](4)将步骤3得到的溶液经截留分子量为3000的透析袋进行透析得到在365纳米的紫外灯下发射蓝光的碳量子点水溶液。
[0066]实施例四、制备紫外光激发下发蓝色荧光的碳量子点:
[0067](I)以0.04克柠檬酸铵为碳源，加入20毫升水中溶解；
[0068](2)称取3毫升30%的氨水，加入到步骤I的溶液中，室温条件下磁力搅拌使柠檬酸铵以及氨水充分溶解并混合均匀；
[0069](3)将步骤2所得到的混合液转移入50毫升聚四氟乙烯内衬罐中，装入不锈钢水热反应釜中，放入烘箱中，在200摄氏度下，反应2小时，即得到含有碳量子点的溶液。
[0070](4)将步骤3得到的溶液经截留分子量为500的透析袋进行透析得到在365纳米的紫外灯下发射蓝光的碳量子点水溶液。
[0071]实施例五、制备紫外光激发下发蓝色荧光的碳量子点:
[0072](I)以0.04克柠檬酸为碳源，加入20毫升水中溶解；
[0073](2)称取0.3克碳酸铵，加入到步骤I的溶液中，室温条件下磁力搅拌使柠檬酸钠以及碳酸铵充分溶解并混合均匀；
[0074](3)将步骤2所得到的混合液转移入50毫升聚四氟乙烯内衬罐中，装入不锈钢水热反应釜中，放入烘箱中，在120摄氏度下，反应24小时，即得到含有碳量子点的溶液。
[0075](4)将步骤3得到的溶液经截留分子量为3500的透析袋进行透析得到在365纳米的紫外灯下发射蓝光的碳量子点水溶液。
[0076]实施例六、制备紫外光激发下发绿色荧光的碳量子点:
[0077](I)以0.4克柠檬酸钠为碳源，加入20毫升水中溶解；
[0078](2)称取3.2克碳酸氢铵，和3毫升含30%的过氧化氢水溶液，加入到步骤I的溶液中，室温条件下磁力搅拌使柠檬酸钠，碳酸氢铵以及过氧化氢充分溶解并混合均匀；
[0079](3)将步骤2所得到的混合液转移入50毫升聚四氟乙烯内衬罐中，装入不锈钢水热反应釜中，放入烘箱中，在170摄氏度下，反应12小时，即得到含有碳量子点的淡黄色溶液。
[0080](4)将步骤3得到的溶液经截留分子量为3000的透析袋进行透析得到碳量子点水溶液。
[0081]该实施例六制备的发绿色荧光的碳量子点的光致发光性质表征:用波长365纳米的紫外灯对碳量子点水溶液样品进行照射，可观察到明显绿光，如图1，其中C为白光下样品照片，D为手提式紫外灯365纳米紫外光照射下样品荧光照片；用荧光分光光度计获得碳量子点的光致发光谱图以及相应的激发谱图，进一步证实本发明所制备碳量子点在紫外激发下发出绿色荧光，如图3所示，荧光光谱(实线，372纳米激发，峰位置为560纳米)以及相应的激发光谱(虚线，560纳米发射，激发谱峰位置为372纳米))。
[0082]实施例七、制备紫外光激发下发绿色荧光的碳量子点:·[0083](I)以0.4克柠檬酸钾为碳源，加入20毫升水中溶解；[0084](2)称取3克尿素,和5毫升含30%的过氧化氢水溶液,加入到步骤I的溶液中，室温条件下磁力搅拌使柠檬酸钾，尿素以及过氧化氢充分溶解并混合均匀；
[0085](3)将步骤2所得到的混合液转移入50毫升聚四氟乙烯内衬罐中，装入不锈钢水热反应釜中，放入烘箱中，在180摄氏度下，反应4小时，即得到含有碳量子点的溶液。
[0086](4)将步骤3得到的溶液经截留分子量为10000的透析袋进行透析得到在365纳米的紫外灯下发射绿光的碳量子点水溶液。
[0087]实施例八、制备紫外光激发下发绿色荧光的碳量子点:
[0088](I)以0.4克柠檬酸铵为碳源，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%的过氧化氢水溶液，加入到步骤I的溶液中，室温条件下磁力搅拌使柠檬酸铵，氨水以及过氧化氢充分溶解并混合均匀；
[0090](3)将步骤2所得到的混合液转移入50毫升聚四氟乙烯内衬罐中，装入不锈钢水热反应釜中，放入烘箱中，在170摄氏度下，反应12小时，即得到含有碳量子点的溶液。
[0091](4)将步骤3得到的溶液经截留分子量为8000的透析袋进行透析得到在365纳米的紫外灯下发射绿光的碳量子点水溶液。
[0092]实施例九、制备紫外光激发下发绿色荧光的碳量子点:
[0093](I)以2克柠檬酸钠为碳源，加入20毫升水中溶解；
[0094](2)称取3克碳酸铵,和10毫升含30%的过氧化氢水溶液,加入到步骤I的溶液中，室温条件下磁力搅拌使柠 檬酸钠，碳酸铵以及过氧化氢充分溶解并混合均匀；
[0095](3)将步骤2所得到的混合液转移入50毫升聚四氟乙烯内衬罐中，装入不锈钢水热反应釜中，放入烘箱中200摄氏度2小时，即得到含有碳量子点的溶液。
[0096](4)将步骤3得到的溶液经截留分子量为8000的透析袋进行透析得到在365纳米的紫外灯下发射绿光的碳量子点水溶液。
[0097]实施例十、制备紫外光激发下发绿色荧光的碳量子点:
[0098](I)以0.4克柠檬酸为碳源，加入20毫升水中溶解；
[0099](2)称取3克尿素，和10毫升含30%的过氧化氢水溶液，加入到步骤I的溶液中，室温条件下磁力搅拌使柠檬酸钠，尿素以及过氧化氢充分溶解并混合均匀；
[0100](3)将步骤2所得到的混合液转移入50毫升聚四氟乙烯内衬罐中，装入不锈钢水热反应爸中，放入烘箱中160摄氏度下,反应24小时，即得到含有碳量子点的溶液。
[0101](4)将步骤3得到的溶液经截留分子量为100的透析袋进行透析得到在365纳米的紫外灯下发射绿光的碳量子点水溶液。
[0102]实施例十一、制备紫外光激发下发绿色荧光的碳量子点:
[0103](I)以0.4克柠檬酸钠为碳源，加入20毫升水中溶解；
[0104](2)称取2.8克碳酸氢铵，加入到步骤I的溶液中，室温条件下磁力搅拌使柠檬酸钠以及碳酸氢铵充分溶解并混合均匀；
[0105](3)将步骤2所得到的混合液转移入50毫升聚四氟乙烯内衬罐中，装入不锈钢水热反应釜中，放入烘箱中，在180摄氏度下，反应3小时，即得到棕色溶液。
[0106](4)移取3毫升含30%的过氧化氢水溶液加入到步骤3的得到溶液中，室温条件下磁力搅拌使混合均匀。
[0107](5)将步骤4所得到的混合液转移入50毫升聚四氟乙烯内衬罐中，装入不锈钢水热反应釜中，放入烘箱中，在180摄氏度下反应3小时，即得到浅黄色溶液。
[0108](6)将步骤5得到的溶液经截留分子量为500的透析袋进行透析得到碳量子点水溶液。
[0109]本实施例十一制备的紫外光激发下发绿色荧光的碳量子点光致发光性质表征:用波长365纳米的紫外灯对碳量子点水溶液样品进行照射，可观察到明显绿光，如图1所示，其中E为白光下样品照片，F为手提式紫外灯365纳米紫外光照射下样品荧光照片；用荧光分光光度计获得碳量子点的光致发光谱图以及相应的激发谱图，进一步证实本发明所制备碳量子点在紫外激发下发出绿色荧光，如图4所示，荧光光谱(实线，413纳米激发，峰位置为563纳米)以及相应的激发光谱(虚线，563纳米发射，激发谱峰位置为413纳米)。
[0110]实施例十二、制备紫外光激发下发绿色荧光的碳量子点:
[0111](I)以2克柠檬酸钾为碳源，加入20毫升水中溶解；
[0112](2)称取3克尿素，加入到步骤I的溶液中，室温条件下磁力搅拌使柠檬酸钾以及尿素充分溶解并混合均匀；
[0113](3)将步骤2所得到的混合液转移入50毫升聚四氟乙烯内衬罐中，装入不锈钢水热反应釜中，放入烘箱中180摄氏度5小时，即得到棕色溶液。[0114](4)移取5毫升含30%的过氧化氢水溶液加入到步骤3的得到溶液中，室温条件下磁力搅拌使混合均匀。
[0115](5)将步骤4所得到的混合液转移入50毫升聚四氟乙烯内衬罐中，装入不锈钢水热反应釜中，放入烘箱中，在180摄氏度下，反应3小时，即得到浅黄色溶液。
[0116](6)将步骤5得到的溶液经截留分子量为500的透析袋进行透析得到在365纳米的紫外灯下发射绿光的碳量子点水溶液。
[0117]实施例十三、制备紫外光激发下发绿色荧光的碳量子点:
[0118](I)以2克柠檬酸铵为碳源，加入20毫升水中溶解；
[0119](2)移取3毫升50%的氨水，加入到步骤I的溶液中，室温条件下磁力搅拌使柠檬酸铵以及氨水充分溶解并混合均匀；
[0120](3)将步骤2所得到的混合液转移入50毫升聚四氟乙烯内衬罐中，装入不锈钢水热反应釜中，放入烘箱中，在150摄氏度下，反应24小时，即得到棕色溶液。
[0121](4)移取5毫升含30%的过氧化氢水溶液加入到步骤3的得到溶液中，室温条件下磁力搅拌使混合均匀。
[0122](5)将步骤4所得到的混合液转移入50毫升聚四氟乙烯内衬罐中，装入不锈钢水热反应釜中，放入烘箱中，在190摄氏度下，反应2小时，即得到浅黄色溶液。
[0123](6)将步骤5得到的溶液经截留分子量为5000的透析袋进行透析得到在365纳米的紫外灯下发射绿光的碳量子点水溶液。
[0124]实施例十四、制备紫外光激发下发绿色荧光的碳量子点:
[0125](I)以2克柠檬酸为碳源，加入20毫升水中溶解；
[0126](2)称取3克尿素，加入到步骤I的溶液中，室温条件下磁力搅拌使柠檬酸钠以及尿素充分溶解并混合均匀；
[0127](3)将步骤2所得到的混合液转移入50毫升聚四氟乙烯内衬罐中，装入不锈钢水热反应釜中，放入烘箱中，在160摄氏度下，反应10小时，即得到棕色溶液。[0128](4)移取10毫升含30%的过氧化氢水溶液加入到步骤3的得到溶液中，室温条件下磁力搅拌使混合均匀。
[0129](5)将步骤4所得到的混合液转移入50毫升聚四氟乙烯内衬罐中，装入不锈钢水热反应釜中，放入烘箱中，在180摄氏度下，反应4小时，即得到浅黄色溶液。
[0130](6)将步骤5得到的溶液经截留分子量为1000的透析袋进行透析得到在365纳米的紫外灯下发射绿光的碳量子点水溶液。
[0131]应用实例:蓝色或绿色荧光碳量子点的活细胞成像应用:
[0132](I)将宫颈癌Hela细胞接种于石英底培养皿中，在37摄氏度、5%二氧化碳培养箱中培养；
[0133](2)细胞贴壁后，吸去原培养液，分别加入到含有本发明实例一、六、十一制备的蓝色或绿色荧光碳量子点的三个培养基中，在37摄氏度，二氧化碳浓度为5%培养箱中共孵育
24小时；
[0134](3)取出培养皿，用磷酸盐缓冲液缓冲液清洗掉培养液，使用多聚甲醛的磷酸盐缓冲液缓冲液固定细胞；
[0135](4)在倒置荧光显微镜下观察碳量子点对Hela细胞标记情况，如图5所示，其中A、B为实施例一得到的蓝色荧光碳量子点标记Hela细胞的荧光显微镜图，A为卤素灯光下细胞图样，B为汞灯紫外光照射下细胞荧光图；C、D为实例六得到的蓝色荧光碳量子点标记Hela细胞的荧光显微镜图，C为卤素灯光下细胞图样，D为汞灯蓝光照射下细胞荧光图；E、F为实例十一得到的蓝色荧光碳量子点标记Hela细胞的`光显微镜图，E为卤素灯光下细胞图样，F为汞灯蓝光照射下细胞荧光图。
【权利要求】
1.一种荧光光色可调碳量子点的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤: (1)将柠檬酸或柠檬酸盐加入水中，使柠檬酸或柠檬酸盐的质量百分比浓度为0.2%~30%，得到柠檬酸或柠檬酸盐溶液； (2)以含氮化合物作为氮化剂，将氮化剂加入到步骤(1)的柠檬酸或柠檬酸盐溶液中，加入的摩尔比为:氮化剂:柠檬酸或柠檬酸盐溶液=1:2~50，室温下用磁力搅拌，使柠檬酸盐和氮化剂充分溶解，得到混合液； (3)将步骤(2)的混合液放入水热反应釜中，移入烘箱中进行热解反应，反应温度为120°C~200°C，反应时间为2~24小时，得到粗产物； (4)将步骤(3)的粗产物用透析袋进行透析，透析袋的截流分子量为100-10000，透析时间为6~72小时，得到紫外光激发下发蓝色荧光的碳量子点水溶液。
2.一种荧光光色可调碳量子点的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤: (1)将柠檬酸或柠檬酸盐加入水中，使柠檬酸或柠檬酸盐的质量百分比浓度为0.2%~30%，得到柠檬酸或柠檬酸盐溶液； (2)以含氮化合物作为氮化剂，以过氧化氢作为氧化剂，加入到步骤(1)的柠檬酸或柠檬酸盐溶液中，加入的摩尔比为:氮化剂:柠檬酸或柠檬酸盐溶液=1:2~50，氧化剂:柠檬酸或柠檬酸盐溶液=1:5~25，室温下磁力搅拌，使柠檬酸或柠檬酸盐、含氮化合物以及过氧化氢充分溶解并混合均匀，得到混合液； (3)将步骤(2)的混合液放入水热反应釜中，移入烘箱中进行热解反应，反应温度为120°C~200°C，反应时间为2~24小时，得到粗产物； (4)将步骤(3)的粗产物用透析袋进行透析，透析袋的截流分子量为100-10000，透析时间为6~72小时，得到紫外光激发下发绿色荧光的碳量子点水溶液。
3.一种荧光光色可调碳量子点的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤: (1)将柠檬酸或柠檬酸盐加入水中，使柠檬酸或柠檬酸盐的质量百分比浓度为0.2%~30%，得到柠檬酸或柠檬酸盐溶液； (2)以含氮化合物作为氮化剂，将氮化剂加入到步骤(1)的柠檬酸或柠檬酸盐溶液中，加入的摩尔比为:氮化剂:柠檬酸或柠檬酸盐溶液=1:2~50，室温下用磁力搅拌，使柠檬酸或柠檬酸盐和氮化剂充分溶解，得到混合液； (3)将步骤(2)的混合液放入水热反应釜中，移入烘箱中进行热解反应，反应温度为120°C~200°C，反应时间为2~24小时，得到第一粗产物； (4)将过氧化氢作为氧化剂加入到步骤(4)的第一粗产物中，加入摩尔比比例为:氧化剂:柠檬酸或柠檬酸盐=1:5~25，在磁力搅拌器搅拌下使得混合液混合均匀； (5)将步骤(4)的混合液移入水热反应釜中，放入移入烘箱中进行水热氧化反应，反应温度为120°C~200°C，反应时间为2~24小时，得到第二粗产物； (6)将步骤(5)的第二粗产物用透析袋进行透析，透析袋的截流分子量为100-10000，透析时间为6~72小时，得到紫外光激发下发绿色荧光的碳量子点水溶液。
4.如权利要求1、2或3所述的荧光光色可调碳量子点的制备方法，其特征在于其中所述的柠檬酸盐为柠檬酸钠、柠檬酸钾或柠檬酸铵中的任何一种。
5.如权利要求1、2或3所述的荧光光色可调碳量子点的制备方法，其特征在于其中所述的含氮化合物为碳酸氢铵、碳酸铵、氨水或尿素中的任何一种。
【文档编号】C09K11/65GK103663412SQ201310652713
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年12月5日 优先权日:2013年12月5日
【发明者】刘向峰, 崔岩岩, 胡中波 申请人:中国科学院大学