一种窄半高宽荧光碳点及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及化学及发光材料科学领域，具体涉及一种窄半高宽荧光碳点的制备方法。
【背景技术】
[0002]碳点是2006年发现的一种以碳元素为骨架的，直径一般小于1nm的准球形碳纳米颗粒，其激发光谱连续、发射谱可调；发光稳定耐光漂白；生物相容性好，毒性低，基本不损伤细胞，尤其在活体生物标记、生物成像方面有独特的优势和重要应用，被认为是最有可能代替传统量子点的生物标记材料[Y.P.Sun ,B.Zhou,Y.Lin ,ff.Wang, K.A.S.Fernando ,P.Pathak，Μ.J.Meziani,B.A.Harruff,X.Wang,H.F.Wang,P.J.G.Luo,H.Yang,M.E.Kose,B.L.Chen,L.M.Veca,S.Y.Xie,J Am Chem Soc，128(2006)7756-7757;L.Cao，X.Wang，M.J.Meziani,F.S.Lu,H.F.ffang,P.J.G.Luo，Y.Lin,B.A.Harruff,L.M.Veca,D.Murray,
S.Y.Xie,Y.P.Sun,J Am Chem Soc,129(2007)I1318-11324；C.Q.Ding,A.ff.Zhu,Y.Tian,Accounts Chem Res ,47(2014)20-30]。传统量子点通常由Π-1V族或者ΙΠ-V族元素组成，虽然这些量子点中的重金属元素会影响活体生物生长和繁殖，并且也会对环境造成污染，但是量子点的焚光发射峰半高宽往往小于碳点，一般在20-40nm之间，所以由量子点标记的生物图像分辨率高，质量优与碳点标记的图像[H.Kumar ,P.B.Barman，R.R.Singh，Physi caE，67(2015)168_177；J.Y.Zhang,H.Zhao,X.T.Zhang,X.Z.Wang,H.Gao,Z.G.Zhang,ff.ff.Cao,J Phys Chem C，118(2014)2820-2825;S.F.Liu，Χ.Zhang，Y.Μ.Yu，G.Z.Zou，B1sens B1electron，55(2014)203-208]。目前，各种方法制备的碳点的荧光发射峰一般较宽，半高宽普遍不低于 50 纳米[S.J.Zhu，Q.N.Meng，L.Wang, J.H.Zhang，Y.B.Song，H.Jin,K.Zhang,H.C.Sun,H.Y.Wang,B.Yang,Angew Chem Int Edit，52(2013)3953-3957;X.X.Chen,Q.Q.Jin,L.Z.ffu,C.H.Tung,X.J.Tang,Angew Chem Int Edit,53(2014)12542-12547]，所以在图像分辨率和清晰度上低于量子点。与在显示技术不断改进、提高分辨率的进程相同[X.L.Dai，Z.X.Zhang，Y.Z.Jin，Y.Niu，H.J.Cao，X.Y.Liang，L.W.Chen，J.P.Wang,X.G.Peng，Nature ,515(2014)96-99]，人们同样追求生物图像的更高质量，因此，制备窄半高宽的碳点，对于提高生物图像质量、清晰地观察生物细胞的形貌及活动状态具有重要的意义。
[0003]目前，碳点的制备方法众多，有激光刻蚀法、电弧放电法、微波合成法、高温热解法、超声波刻蚀法等。使用的原料有石墨烯、碳纳米管、活性炭和小分子化合物等[Y.J.Su，Μ.M.Xie,X.N.Lu,H.Wei,H.J.Geng,Z.Yang,Y.F.Zhang,Rsc Adv,4(2014)4839-4842；K.Habiba,V.1.Makarov,J.Avalos,M.J.F.Guinel,B.R.Weiner,G.Morell,Carbon,64(2013)341-350；Y.Liu,N.Xiao,N.Q.Gong,H.ffang,X.Shi,ff.Gu,L.Ye,Carbon,68(2014)258-264；Z.C.Yang,Μ.Wang,A.Μ.Yong,S.Y.Wong,X.H.Zhang,H.Tan,A.Y.Chang,X.Li ,J.Wang,Chem Commun，47(2011)11615-11617;H.Li，X.He，Y.Liu，H.Huang，S.Lian，S.-T.Lee,Z.Kang,Carbon,49(2011)605-609；J.H.Shen,Y.H.Zhu,C.Chen,X.L.Yang,C.Z.Li,Chem Commun,47(2011)2580-2582；J.H.Shen,Y.H.Zhu,X.L.Yang，C.Z.Li，Chem Commun,48(2012)3686-3699]。但是，这些制备方法通常过程复杂，原料价格昂贵，产量较低，因此，寻找简单有效、原料价格低廉易得、能大规模生产的制备方法极其重要。
【发明内容】
[0004]技术问题:本发明主要目的在于利用极其简单的装置和价格低廉的原料制备一种窄半高宽荧光碳点。该碳点具有极窄的半高宽(1nm)，对提高生物成像质量具有重要意义。
[0005]技术方案:一种窄半高宽荧光碳点，采用电化学法，以水为电解液，石墨棒作为工作电极，施加电压，剥离石墨棒制备得到，碳点荧光峰的半高宽I Onm。
[0006]所述窄半高宽荧光碳点的制备方法，包括以下步骤:
[0007](I)将洁净的石墨棒作为工作电极和碳源备用，以蒸馏水作为电解液；
[0008](2)将石墨棒和对电极，垂直插入电解液中，分别为工作电极和对电极，并固定距离；
[0009](3)使用直流电源将电压加于电极之上，进行电化学剥离；
[0010](4)将所得的棕黑色水溶液经过滤、离心，去除肉眼可见的剥离颗粒得到荧光碳点的水溶液；
[0011 ]步骤(I)中所述石墨棒包括高纯碳棒、石墨块、石墨矿中的任意一种。
[0012]所述水是蒸馏水。
[0013]所述对电极包括石墨、铂、金、银、铜中的任一种。
[0014]所述电化学法，包括以工作电极和对电极为基础的双电极、三电极、四电极中的任一种。
[0015]所述的电压为1.23ν至380v。
[0016]离心转速为3000r/min-30000r/min。
[0017]所述窄半高宽荧光碳点在生物标示和成像、光电材料、复合材料中的应用。
[0018]有益效果:以价格低廉易得石墨棒作为原料;使用结构极其简单的双电极电化学系统为基础剥离出碳点；可大规模生产;仅有一种无污染的水作为电解液，对环境无害是一种绿色的制备方法;制备的碳点具有极窄半高宽的焚光峰，仅I Onm左右，远远低于已报道碳点的最低值50nm，对提高生物图片分辨率的提高起到基础性作用。电解液只有蒸馏水，电解后产生的基团种类少，避免了其他基团附着与碳点表面。这样制备的碳点最大程度的保留了石墨结构，是形成窄半高宽的主要原因。
【附图说明】
[0019]图1本发明碳点透射电镜图。
[0020]图2本发明碳点荧光发射谱图。
【具体实施方式】
[0021]结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步说明。
[0022]本发明使用双电极电化学系统，以蒸馏水为电解液，