以维生素为碳源的荧光碳量子点制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及纳米材料，特别涉及荧光碳量子点的制备方法。
【背景技术】
[0002]近年来，荧光碳基材料由于其优良的特性已经引起越来越多的关注，如较高的光吸收率，高的化学稳定性，较低的毒性和较好的生物相容性。这些材料主要包括碳量子点，纳米金刚石，碳纳米管，富勒烯和荧光的石墨烯。荧光碳基材料优越的性能使其拥有广阔的应用前景。如生物标记、医疗诊断、催化和光伏器件等等。其中，碳量子点因其独特的光电特性及量子限域引起的边缘效应，受到最广泛的关注。
[0003]现已开发出各种合成碳量子点的方法，包括:热解、电化学脱落、不完全氧化燃烧、酸性氧化、激光烧蚀、微波钝化、超声波钝化、水热处理和等离子体处理等等。水热合成方法作为一种传统的软化学制备方法，由于其装置廉价、操作简单、能耗低、品种多，被认为是一种最简单和最高性价比的方法。已有很多研宄人员使用该方法来制备碳量子点。碳量子点的碳源可大致分为以下几类:1)石墨结构碳材料、多壁碳纳米管以及蜡烛烟灰和炭粉等碳基材料，它们都可以有效地应用于制备碳量子点。然而，其昂贵的原料及所需的高能系统都限制了其进一步扩大生产。2)自然生物，例如:草、鸡蛋、豆奶、柚子皮、橙汁等。但是，这些物质成分复杂，含有较多的杂质，不利于分析。且由于自然生物的个体性差异大，使得实验结果难以重复。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题，就是提供一种以维生素为碳源的荧光碳量子点制备方法，利用维生素中的碳元素作为合成碳量子点的碳前体。
[0005]本发明解决所述技术问题，采用的技术方案是，以维生素为碳源的荧光碳量子点制备方法，其特征在于，包含以下步骤:
[0006]a、制备维生素溶液:
[0007]将维生素加入到溶剂中，在室温?100°C的水浴锅中磁力搅拌，得到维生素溶液；
[0008]b、溶剂热合成反应:
[0009]将所述维生素溶液放置到反应釜中，在180?220°C进行加热反应；
[0010]C、制备碳量子点:
[0011]自然冷却至室温后，以10000?15000r/min的转速离心10?30min后，取上清液，冷冻干燥后得到荧光碳量子点。
[0012]具体的，所述溶剂为去离子水。
[0013]具体的，所述溶剂为0.lmol/L的NaCl或NaOH溶液。
[0014]具体的，所述溶剂为有机溶剂。
[0015]更具体的，所述有机溶剂为乙二醇、丙三醇、甲胺或二甲基甲酰胺。
[0016]更具体的，所述有机溶剂为体积浓度为30%的乙醇溶液。
[0017]优选的，所述维生素为维生素B9、维生素B6、维生素B2、维生素B1、维生素C或维生素E。
[0018]进一步的，所述的荧光碳量子点应用于活细胞荧光成像。
[0019]进一步的，所述的荧光碳量子点用于检测Cu2+、Fe3+或H—。
[0020]本发明的有益效果是，获得的碳量子点粒径小，为2?5nm，分散均匀。具有较高的量子产率及较强的荧光特性，低毒性，生物相容性好，可应用于细胞成像及Cu2+和Fe 3+的检测。所制备的碳量子点含有丰富的羟基、氨基、羧基等基团，有利于成为荧光探针和药物载体，以及进一步的改性，研宄。此外，还能应用于接枝高分子聚合物和其他各种表面改性，功能化。其制备方法为溶剂热合成，装置廉价、操作简单、能耗低、品种多，是一种简单和高性价比的方法。而且所需反应试剂仅为一种维生素，避免了石墨结构碳材料、多壁碳纳米管等碳源原料的昂贵，毒性，以及能耗高，反应时间长的问题。同时也解决了自然生物由于其成分复杂，杂质多，个体差异性大等因素所造成实验结果难以分析，重复性差的问题。
【附图说明】
[0021]图1为碳量子点水溶液紫外吸收光谱图；
[0022]图2为碳量子点水溶液荧光发射光谱图；
[0023]图3为维生素89和碳量子点红外光谱图；
[0024]图4为碳量子点水溶液中加入酸碱后的焚光发射光谱图；
[0025]图5为碳量子点水溶液中加入金属离子后的荧光发射光谱图；
[0026]图6为碳量子点的透射电子显微镜图；
[0027]图7为碳量子点标记的PC-3 (人前列腺癌)细胞激光共聚焦图。
【具体实施方式】
[0028]下面结合实施例，详细描述本发明的技术方案。
[0029]本发明利用维生素中碳、氮和氧元素丰富的特点，采用成熟的溶剂热合成方法制备碳量子点，是一种简单的，低成本的和绿色环保的荧光碳量子点制备方法。
[0030]实施例1
[0031]将0.1g维生素B9加入到35ml去离子水中，在90°C的水浴锅中磁力搅拌30min形成均匀的溶液。再将所得溶液转移到容量为50ml的聚四氟乙烯反应釜中，200°C反应2h。自然冷却至室温后得黄色透明液体，以12000r/min的转速离心20min后，取上清液冷冻干燥，从而得到具有强蓝色荧光的碳量子点。
[0032]实施例2
[0033]将0.1g维生素B9加入到35ml体积浓度为30 %的乙醇溶液中，在90°C的水浴锅中磁力搅拌30min形成均匀的溶液。再将所得溶液转移到容量为50ml的聚四氟乙烯反应釜中，200°C反应2h。自然冷却至室温后得黄色透明液体，以12000r/min的转速离心20min后，取上清液冷冻干燥，从而得到具有强蓝色荧光的碳量子点。本例溶剂采用体积浓度为30%的乙醇溶液，可以提高维生素B9的溶解度。
[0034]实施例3
[0035]将0.1g维生素B9加入到35ml乙二醇中，磁力搅拌30min形成均匀的溶液。再将所得溶液转移到容量为50ml的聚四氟乙烯反应釜中，200°C反应2h。自然冷却至室温后得浅棕色透明液体，以12000r/min的转速离心20min后，取上清液冷冻干燥，从而得到具有强蓝色荧光的碳量子点。本例溶剂为乙二醇，是一种有机溶剂，能够提高维生素B9的溶解度。
[0036]实施例4
[0037]将0.1g维生素B9加入到35ml丙三醇中，磁力搅拌30min形成均匀的溶液。再将所得溶液转移到容量为50ml的聚四氟乙烯反应釜中，200°C反应2h。自然冷却至室温后得深棕色液体，以12000r/min的转速离心20min后，取上清液冷冻干燥，从而得到具有强蓝色荧光的碳量子点。丙三醇也是一种有机溶剂，能够提高维生素B9的溶解度。
[0038]实施例5
[0039]将0.1g维生素B9加入到35ml 二甲基甲酰胺溶液中，磁力搅拌30min形成均匀的溶液。再将所得溶液转移到容量为50ml的聚四氟乙烯反应釜中，200°C反应2h。自然冷却至室温后得深棕色液体，以12000r/min的转速离心20min后，取上清液冷冻干燥，从而得到具有强蓝色荧光的碳量子点。二甲基甲酰胺溶液也是一种有机溶剂，能够提高维生素89的溶解度。
[0040]实施例6
[0041]将0.1g维生素B9加入到35ml甲胺溶液中，磁力搅