一种基于氨基酸和铁离子合成碳量子点的方法
【专利摘要】本发明提供了一种基于氨基酸和铁离子合成碳量子点的方法，属于荧光纳米材料的制备领域。所述方法包括如下步骤：按照硝酸铁和氨基酸的摩尔比为1：5～10，将氨基酸和硝酸铁的混合溶液振荡混合，置于80℃水浴下加热反应，反应结束，自然冷却至室温后透析过滤，即得到碳量子点水溶液。本发明的关键是通过加入硝酸铁可提高色氨酸合成的碳量子点的荧光强度，特别地是，目前发现仅有铁离子有这种效果。通过使用易得的色氨酸作为碳源，在其基础上掺杂铁离子来合成高荧光的碳量子点，合成方法易控、简单、经济。
【专利说明】
一种基于氨基酸和铁离子合成碳量子点的方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种荧光纳米材料的制备方法，具体涉及一种基于氨基酸和铁离子合成碳量子点的方法。
【背景技术】
[0002]近年来，碳量子点的出现引起人们极大的兴趣。相较于金属量子点、半导体量子点、有机生物染料，碳量子点具有优越的生物相容性和低毒性，对细胞损伤小，较高的稳定性和抗光漂白性等特点，因此，碳量子点是一种理想的生物荧光探针。目前，报道制备碳量子点的方法总体上可以划分成两类:一类是用碳材料如石墨和金刚石等制备碳量子点；另一类直接利用含碳分子前驱物来合成。然而大部分的碳量子点的制备方法都比较复杂繁琐，需要苛刻的反应条件，并且所得产物的量子产率也不高，种种缺点都使碳量子点的进一步应用受到限制。因此，探索一种环境友好、原料设备简单的制备方法，对于碳量子点的研究与发展具有重大的意义。
【发明内容】
[0003]针对上述缺点，本发明提供了一种制备方法简单，原料易得的合成碳量子点的方法。本发明提供了一种基于小分子氨基酸为碳源，合成碳量子点的方法，并通过掺杂铁离子来合成高荧光的碳量子点。
[0004]本发明的技术方案:
[0005]—种基于氨基酸和铁离子合成碳量子点的方法，步骤如下:
[0006]按照硝酸铁和氨基酸的摩尔比为1:5?10，将氨基酸和硝酸铁的混合溶液振荡混合，置于80Γ水浴下加热反应，反应结束，自然冷却至室温后透析过滤，即得到碳量子点水溶液。
[0007]所述的氨基酸为L-色氨酸。
[0008]所述的加热时间为27h。
[0009]所述的透析过滤采用3k的滤膜离心管。
[0010]本发明的有益效果:本发明的关键是通过加入硝酸铁可提高色氨酸合成的碳量子点的荧光强度，特别地是，目前发现仅有铁离子有这种效果。通过使用易得的色氨酸作为碳源，在其基础上掺杂铁离子来合成高荧光的碳量子点，合成方法易控、简单、经济。
【附图说明】
[0011]图1为发明实施例1中合成碳量子点在不同反应时间下的荧光光谱图。
[0012]图2为发明实施例2中合成碳量子点在不同比例色氨酸和铁离子下的荧光光谱图。
【具体实施方式】
[0013 ]以下结合附图和技术方案详细叙述本发明的【具体实施方式】。
[0014]实施例1
[0015]色氨酸合成碳量子点
[0016]称取一定量的色氨酸，将其溶液超纯水中，在溶解的过程中向水中加入适量的盐酸溶液使色氨酸完全溶解，将配置好的色氨酸水溶液置于80 0C水浴中加热，分别加热3h、6h、9h、20h、27h、31h、43h，将样品瓶取出，冷却至室温。在380nm激发波长下荧光检测，由图1得，随着加热时间的增加，色氨酸合成的碳量子点的荧光强度逐渐增高。
[0017]实施例2
[0018]铁离子掺杂的色氨酸合成碳量子点
[0019]分别将3mL15mM色氨酸溶液与3mL不同浓度的硝酸铁溶液加入到样品瓶中，色氨酸与铁离子的摩尔比依次为1:1,5:1,10:1，20:1，40:1，混合振荡，置于80°C水浴中加热反应6h后，将样品瓶取出，冷却至室温，在380nm激发波长下荧光检测。色氨酸与铁离子的比例为5:1时，合成的碳量子点的荧光强度最高。
[0020]实施例3
[0021]铁离子的选择性
[0022]分别将5mL 1mM色氨酸溶液与5mL 2mM不同的含阳离子的溶液加入到样品瓶中，混合振荡，置于80°C水浴中加热反应20h后，将样品瓶取出，冷却至室温。在380nm激发波长下荧光检测。所使用的阳离子分别为钾离子、钙离子、钠离子、镁离子、铬离子、锰离子、铁离子、钴离子、镍离子、铜离子、锌离子、汞离子、铅离子，只有铁离子可以显著地增强色氨酸的荧光。
[0023]实施例4
[0024]色氨酸的选择性
[0025]别将3mL15mM硝酸铁溶液与3mL 3mM不同的氨基酸溶液加入到样品瓶中，混合振荡，置于80Γ水浴中加热反应20h后，将样品瓶取出，冷却至室温。在380nm激发波长下荧光检测。所使用的氨基酸有色氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、赖氨酸、丙氨酸、异亮氨酸、甲硫氨酸、天冬氨酸、半胱氨酸、谷氨酸、甘氨酸、脯氨酸、组氨酸、精氨酸、缬氨酸、苏氨酸、亮氨酸、丝氨酸、谷氨酰胺、天冬酰胺，仅有色氨酸与铁离子可发生反应，生成高荧光的碳量子点。
【主权项】
1.一种基于氨基酸和铁离子合成碳量子点的方法，其特征在于，步骤如下:按照硝酸铁和氨基酸的摩尔比为1:5?10，将氨基酸和硝酸铁的混合溶液振荡混合，置于80°C水浴下加热反应，反应结束，自然冷却至室温后透析过滤，即得到碳量子点水溶液。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的氨基酸为L-色氨酸。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述的加热反应时间为27h。4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述的透析过滤采用3k的滤膜离心管。
【文档编号】C09K11/65GK105838363SQ201610255683
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年4月21日
【发明人】韩冰雁, 侯绪芬, 相荣超, 许杰, 彭婷婷, 李莹, 于明波
【申请人】大连理工大学