的铜掺杂荧光碳点的Cu分峰图谱；
[0049]图5是本发明实施例1制备的铜掺杂荧光碳点的01；3分峰图谱；
[0050]图6是本发明实施例1制备的铜掺杂荧光碳点的FTIR图谱；
[0051 ] 图7是加入50 μ M的Fe3+溶液后碳点的发光强度随时间的变化关系；
[0052]图8是不同Fe3+浓度(0、1、20、50、70、100、200 μ M)下碳点的发光强度；
[0053]图9是发光强度的衰减值与Fe3+浓度的关系；
[0054]图10是加入不同金属离子后，碳点在440nm处的发光强度的衰减值。
【具体实施方式】
[0055]下面结合附图并通过【具体实施方式】来进一步说明本发明的技术方案。
[0056]实施例1
[0057](a)取0.735g的柠檬酸钠及0.0617g氯化亚铜，溶解于25mL去离子水中充分搅拌5min，得到前驱体溶液；
[0058](b)将得到的前驱体溶液置于50ml聚四氟乙烯衬里的不锈钢高压釜中，密封后在温度为200°C的条件下反应6h，自然冷却至室温，得到悬浊液；
[0059](c)将悬浊液用用截留分子量3kDa圆筒形膜分离过滤器进行过滤，收集滤过液，干燥得到高荧光产率的铜掺杂碳点。
[0060]参见图1，它是本实施例制备的铜掺杂荧光碳点的透射电镜图，从图1测试得到碳点的呈现均勾的圆形粒子，尺寸在2.5nm到5nm之间，平均粒径为3.76nm。
[0061]参见图2，它是本实施例制备的铜掺杂荧光碳点和CN104312582A所公开的硫掺杂碳量子点作为一般碳点的发光强度对比图，从该图可以看出，实施例1制备得到的铜掺杂荧光碳点的发光强度明显高于一般碳点(即CN104312582A所公开的硫掺杂碳量子点)。
[0062]参见图3-7是本实施例制备的铜掺杂荧光碳点的XPS分峰图谱，从图中可以看出铜掺杂碳点中有Cu-C键的存在。
[0063]实施例2
[0064](a)取0.735g的柠檬酸钠及0.0617g氯化亚铜，溶解于25mL去离子水中充分搅拌5min，得到前驱体溶液；
[0065](b)将得到的前驱体溶液置于50mL聚四氟乙烯衬里的不锈钢高压釜中，密封后在200°C的条件下反应6h，自然冷却至室温，得到悬浊液；
[0066](c)对悬浊液用截留分子量3kDa圆筒形膜分离过滤器进行过滤，收集滤过液，干燥得到高荧光产率的铜掺杂碳点。本实施例得到的碳点在340nm光照射下发光强度为350000ο
[0067]实施例3
[0068](a)取0.735g的柠檬酸钠及0.0617g氯化亚铜，溶解于25mL去离子水中充分搅拌5min，得到前驱体溶液；
[0069](b)将得到的前驱体溶液置于50mL聚四氟乙烯衬里的不锈钢高压釜中，在180°C密封的条件下反应6h，自然冷却至室温，得到悬浊液；
[0070](c)用截留分子量5kDa圆筒形膜分离过滤器对对悬浊液过滤，收集滤过液，干燥得到一种高荧光产率的铜掺杂碳点。本实施例得到的碳点在450nm光照射下发光强度为140000ο
[0071]实施例4
[0072](a)取0.735g的柠檬酸钠及0.0617g氯化亚铜，溶解于25mL去离子水中充分搅拌5min，得到前驱体溶液；
[0073](b)将得到的前驱体溶液置于50mL聚四氟乙烯衬里的不锈钢高压釜中在200°C密封的条件下反应10h，自然冷却至室温，得到悬浊液；
[0074](c)用截留分子量3kDa的圆筒形膜分离过滤器对悬浊液过滤，收集滤过液，干燥得到一种高光致发光强度碳点。本实施例得到的碳点在440nm光照射下发光强度为
200000ο
[0075]实施例5
[0076]本发明中的铜掺杂碳点成功用于Fe3+的检测。将10 μ L碳点用去离子水稀释为ImL,用波长340nm的光激发后，将440nm处的发光强度记作初始强度F。。向该溶液中加入含有Fe3+的溶液，Imin后测发光强度，记作F 1<3 Δ F为Fe3+的检测信号，表达式为Δ F = Fq-Fid激发夹缝宽度和发射狭缝宽度分别为5nm和5nm。图7_10是该碳点对Fe3+的敏感性的实验结果。
[0077]其中，图7是加入50 μΜ的Fe3+溶液后碳点的发光强度随时间的变化关系。发光强度在Imin后几乎不变，因此实验中在Imin后检测发光强度。图8是不同Fe3+浓度(0、1、20、50、70、100、200 μΜ)下碳点的发光强度。发光强度随Fe3+浓度的增加明显下降。图9是发光强度的衰减值与Fe3+浓度的关系。当Fe3+浓度在1-2000ηΜ范围内，二者呈强线性关系，相关系数0.9967。根据三倍标准差法则推算，检出限为0.lnmol/L,优于之前 Fe3+检测的报道(Liu Y, Xiao N, Gong N, Wang H, Shi X, Gu W，et al.0ne-stepmicrowave-assisted polyolsynthesis of green luminescent carbon dots as opticalnanoprobes.Carbon.2014 ；68:258-64 ；Ju J, Chen ff.Synthesis of highly fluorescentnitrogen-doped graphene quantum dots for sensitive, label-free detect1n ofFe (III)in aqueous media.B1sens B1electron.2014 ；8:219-25 ；Zhu S, Meng Q, WangL, Zhang J, Song Y,Jin H, et al.Highly photoluminescent carbon dots for multicolorpatterning, sensors, and b1imaging.Angew Chem Int Ed Engl.2013 ;52 (14):3953-7)。图10是加入不同金属离子后，碳点在440nm处的发光强度的衰减值。加入200 μΜ的Fe3+溶液后，发光强度明显下降，而其他金属离子的影响几乎可以忽略。这表明本发明中的铜掺杂碳点检测Fe3+有很好的选择性。
[0078]申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细方法，但本发明并不局限于上述详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
【主权项】
1.一种金属掺杂碳点的制备方法，其特征在于，其采用水热法、微波法或等离子分离法制备得到所述金属掺杂碳点。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其采用水热法制备得到所述金属掺杂碳点；所述金属为铜。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，包括如下步骤: (1)将碳源和铜源溶解于水中，得到前驱体溶液； (2)将前驱体溶液在水热反应釜中反应，然后冷却至室温得悬浊液； (3)分离悬浊液，得到溶液； (4)将溶液干燥，得到所述铜掺杂碳点。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤(I)所述碳源为柠檬酸钠或柠檬酸，优选为柠檬酸钠； 优选地，所述铜源为氯化亚铜和/或硫酸铜，优选为氯化亚铜； 优选地，所述前驱体溶液中碳源的浓度为0.0lmol/L-0.lmol/L ; 优选地，所述前驱体溶液中铜源的浓度为0.001-lmol/L，优选为0.025mol/L。5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述反应的温度为120-240 0C ； 优选地，所述反应的时间为2h以上，优选为6h。6.根据权利要求3-5任一项所述的方法，其特征在于，步骤(3)所述分离采用分离过滤器进行； 优选地，所述分离过滤器为圆筒形膜分离过滤器； 进一步优选地，所述圆筒形膜分离过滤器为截留分子量3kDa、5kDa、1kDa或30kDa中的任意一种或者至少两种的组合。7.根据权利要求3-6任一项所述的方法，其特征在于，步骤(4)所述干燥在真空条件下进行； 优选地，所述干燥的温度为-100-100°C，所述干燥的时间为3-24h。8.根据权利要求3-7任一项所述的方法，其特征在于，包括如下步骤: (1)将柠檬酸钠和氯化亚铜溶解于水中，得到前驱体溶液； (2)将前驱体溶液在水热反应釜中反应2h以上，然后自然冷却至室温得悬浊液； (3)用圆筒形膜分离过滤器分离悬浊液，得到溶液； (4)将溶液干燥，得到所述铜掺杂碳点； 其中，所述前驱体溶液中梓檬酸钠的浓度为0.lmol/L，氯化亚铜的浓度为0.025mol/L09.根据权利要求1-8任一项所述的方法制备得到的金属掺杂碳点。10.根据权利要求9所述的金属掺杂碳点的用途，其特征在于，将所述金属掺杂碳点用于Fe3+检测或污水处理。
【专利摘要】本发明提供了一种具有高荧光量子产率的金属掺杂碳点及其制备方法和应用。本发明主要采用水热合成法合成纯金属掺杂碳点，使得所述碳点具有高荧光量子产率。本发明在制备金属掺杂碳点时只需一步反应，不仅成本低，反应速度快，而且副产物和中间产物少；同时所得碳点具有高荧光量子产率的特点，有望运用在人体血液里痕量Fe3+的检测，在生物检测和污水处理等方面也具有广阔的应用前景。
【IPC分类】B82Y30/00, C09K11/65, B82Y20/00, G01N21/64
【公开号】CN105131948
【申请号】CN201510497558
【发明人】徐泉, 周红军, 魏建斐, 刘瑶, 王静林, 苏日古
【申请人】中国石油大学(北京)
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2015年8月13日