一种硼硫掺杂碳量子点的制备方法及其应用与流程

本发明涉及荧光探针技术领域，尤其涉及一种碳量子点荧光探针，具体是用于检测多巴胺的碳量子点荧光探针的制备方法及应用。

背景技术：

荧光探针是一种应用广泛的检测手段，一般随着待检测物浓度的变化，荧光探针的荧光强度会随之发生明显变化。因此，其在工农业生产、科学研究、环境科学以及生物医药等领域都有广泛深入的研究。目前，常见的荧光探针主要分为非碳基和碳基两种类型，非碳基的荧光探针主要包括各种硒化物、硫化物的半导体量子点，这些半导体量子点由于具有潜在的高毒性、不稳定性以及较差的生物相容性，使得对其进行广泛应用存在很大的障碍。与非碳基荧光探针相比，碳基荧光探针具有优异的性能，如高的灵敏度、好的化学稳定性、优良的生物相容性以及无毒性等等。因此，碳基荧光探针尤其是碳量子点荧光探针在生物标记、医疗诊断、污染物检测等领域有实际的应用价值。

2000年，瑞典科学家carlsson确定多巴胺为脑内信息传递的使者，这一研究发现使得他获得了当年的诺贝尔医学奖。多巴胺是一种神经传导物质，能够传递开心和喜悦的信息，在中枢神经系统中发挥着重要作用。如果制造多巴胺的神经元死亡，那么人体内的多巴胺就会失常，这会造成肌肉的僵硬和震颤，以及说话含糊不清等等，也就是人们常说的帕金森疾病。此外，还有研究表明多巴胺会刺激人们的购物欲望以及产生爱情的甜蜜感。

因此，对多巴胺进行高效灵敏的检测具有重要的意义。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种能够高效灵敏检测多巴胺的碳量子点荧光探针，该碳量子点荧光探针具有对多巴胺辨识度高、反应灵敏的特性。即使在多巴胺含量极低的情况下，仍然能够发生明显的淬灭现象，并且，猝灭效率和多巴胺浓度之间保持着很好的线性关系。

为了达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种用于多巴胺检测的硼硫掺杂碳量子点的制备方法，包括以下步骤：

（1）首先，称取适量的碳源、硼源和硫源，将其在去离子上水中混合搅拌均匀，然后离心干燥，将得到的固体混合物在玛瑙研钵中进行研磨细化处理；

（2）将步骤（1）得到的固体混合物放入微波炉中进行初步炭化掺杂反应；

（3）将步骤（2）中反应结束后的产物从微波炉中取出，然后再次使用研钵进行研磨细化处理，之后将其再次分散在去离子水中，其中，水固体积质量比为3-5:1；

（4）将步骤（3）得到的混合物转移到微波反应器，设置升温程序，升温至160-200℃并保温10-30min；

（5）反应结束后，待反应容器自然冷却至室温后，对产物进行离心、过滤洗涤即可。

优选的，所述的碳源为草酸，所述的硼源为硼酸，所述的硫源为硫脲。

优选的，步骤（1）中所述的碳源、硼源和硫源的质量比为（4-6）:（2-2.5）:1。

优选的，步骤（1）中所述的搅拌为机械搅拌或手动搅拌中的一种。

优选的，步骤（2）中所述的微波炉功率为100-500w，初步反应时间为1-5min。

优选的，步骤（2）中使用滤纸为反应基质，将步骤（1）中的研磨物质均匀的平铺在表面。

优选的，步骤（2）中进行初步反应，可以使部分硼、硫源进行掺杂，再经过后续的彻底反应，有利于实现高含量的硼、硫掺杂碳量子点的制备，这一步对于最终产物具有重要作用。

优选的，步骤（4）中所述的微波反应器为水热微波反应器。

优选的，步骤（5）中所述的洗涤包括使用去离子水和乙醇交替洗涤。

本发明制备的硼硫掺杂碳量子点可以用做荧光探针，尤其是用于多巴胺的检测，其表现出了较好的荧光猝灭性能和灵敏的选择性。

本发明的原理在于通过硼硫杂原子的掺杂，实现了对碳量子点的高性能改性，尤其是对其电子-空穴分离性能有很强的促进作用，而在与多巴胺的接触过程中，多巴胺会转变为多巴胺醌类物质，而其又可以实现与碳量子点表面电子的转移，从而最终实现了碳量子点的荧光猝灭，也就达到了对多巴胺的检测目的。本发明中使用的初步炭化掺杂对最终的产物性能有重要影响，申请人发现，如果直接反应的话，同样的参数下，其检测线仅为200nm。

与现有技术相比，本发明的优势在于：

1）通过引入初步炭化反应并结合水热微波的反应仪，制备了高性能荧光探针；

2）将硼和硫这两种杂原子引入碳量子点，通过对其改性，从而改善了碳量子点的电子-空穴分离效率，进而实现了对多巴胺的高灵敏度检测；

3）本发明制备硼硫碳量子点的方法简单、不需要使用有毒有害物质，符合绿色化学的发展要求。

附图说明

图1本发明实施例制备的硼硫掺杂碳量子点的透射电镜照片，分别为低倍和高倍率下的照片；

图2本发明制备的硼硫掺杂碳量子点在不同多巴胺浓度下，碳量子点的荧光强度图谱，其中，从上到下浓度依次增大。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更加清楚本发明的发明内容，下面结合具体的实施例，对本发明的技术方案进行详细说明。

实施例1

按质量比4:2:1分别称取草酸、硼酸和硫脲，将其放入烧杯后，加入去离子水，使用玻璃棒进行搅拌均匀，然后使用50ml的离心管进行离心，干燥后使用玛瑙研钵研磨20min。然后将研磨料平铺放置在滤纸上，设置微波炉功率为300w，对研磨料进行辐射3min（此处，由于反应用原料易于分解，切不可反应时间过长），反应结束后，将研磨料从微波炉中取出，然后在收集到研钵中，再次研磨20min。之后，使用30ml的去离子水将上述物质完全溶解后，转移到水热微波反应容器中，升温至180℃下反应30min，反应结束后，待反应容器自然冷却至室温后，对产物进行常规离心、过滤洗涤即可。

实施例2

按质量比4:2:1分别称取草酸、硼酸和硫脲，将其放入烧杯后，加入去离子水，使用玻璃棒进行搅拌均匀，然后使用50ml的离心管进行离心，干燥后使用玛瑙研钵研磨20min。然后将研磨料平铺放置在滤纸上，设置微波炉功率为400w，对研磨料进行辐射2min（此处，由于反应用原料易于分解，切不可反应时间过长），反应结束后，将研磨料从微波炉中取出，然后在收集到研钵中，再次研磨20min。之后，使用30ml的去离子水将上述物质完全溶解后，转移到水热微波反应容器中，升温至180℃下反应30min，反应结束后，待反应容器自然冷却至室温后，对产物进行常规离心、过滤洗涤即可。

实施例3

按质量比6:2:1分别称取草酸、硼酸和硫脲，将其放入烧杯后，加入去离子水，使用玻璃棒进行搅拌均匀，然后使用50ml的离心管进行离心，干燥后使用玛瑙研钵研磨20min。然后将研磨料平铺放置在滤纸上，设置微波炉功率为200w，对研磨料进行辐射4min（此处，由于反应用原料易于分解，切不可反应时间过长），反应结束后，将研磨料从微波炉中取出，然后在收集到研钵中，再次研磨20min。之后，使用40ml的去离子水将上述物质完全溶解后，转移到水热微波反应容器中，升温至180℃下反应30min，反应结束后，待反应容器自然冷却至室温后，对产物进行常规离心、过滤洗涤即可。

实施例4

按质量比4:2:1分别称取草酸、硼酸和硫脲，将其放入烧杯后，加入去离子水，使用玻璃棒进行搅拌均匀，然后使用50ml的离心管进行离心，干燥后使用玛瑙研钵研磨20min。然后将研磨料平铺放置在滤纸上，设置微波炉功率为400w，对研磨料进行辐射2min（此处，由于反应用原料易于分解，切不可反应时间过长），反应结束后，将研磨料从微波炉中取出，然后在收集到研钵中，再次研磨20min。之后，使用30ml的去离子水将上述物质完全溶解后，转移到水热微波反应容器中，升温至200℃下反应10min，反应结束后，待反应容器自然冷却至室温后，对产物进行常规离心、过滤洗涤即可。

明显的是，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。