一种基于红薯提取液制备荧光碳点的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于纳米材料技术领域，涉及以一种以红薯提取液作为碳源，采用水热法制备碳点的方法。
【背景技术】
[0002]碳点是近年来发展起来的一类新型碳纳米材料。自从2004年Xu等首次采用电泳法从单壁碳纳米管分离纯化得到碳点后，关于碳点的研究受到越来越多的关注。碳点的颗粒粒径通常小于10nm，具有荧光强度高、光稳定性好、耐光漂白等优良的光学性能。由于碳点主要由碳元素组成，不含有金属元素，并且其表面含有羟基和羧基等水溶性官能团，因此碳点具有低毒性和良好的水溶性，从而使碳点有理想的生物相容性，在细胞标记、细胞成像等方面有着广泛的应用前景。
[0003]在碳点的制备方法上大体可分为“自上而下”和“自下而上”两种方法。“自上而下”法是将宏观碳结构材料通过断裂、粉碎的方法制备碳点，如电弧法、激光照射法、电化学氧化法、化学氧化法等。“自下而上”法是将有机小分子作为前驱体合成碳点。该方法包括高温热解法、水热法、微波法和超声波法等。尽管目前开发出众多碳点的制备方法，但是这些方法往往存在原料成本高、反应设备昂贵、反应条件苛刻、反应过程繁琐等缺点。因此，需要寻找一种原料廉价易得，制备过程简单，绿色环保的碳点制备法。
【发明内容】
[0004]本发明的内容在于提供了一种原料易得、制备方法绿色环保，操作简单的碳点制备法。红薯为世界一大经济农作物，其产量高，廉价易得，并且富含碳和氧元素，为制备高光学性能的碳点提供了可能。
[0005]为实现上述目的，本发明提供的一种基于红薯提取液制备荧光碳点的方法，以红薯提取液为碳源，通过水热法制备碳点。本发明提供如下技术方案:
[0006](I)将红薯切碎加入一定量的去离子水后用高速组织捣拌机捣成浆状，加热，离心，取上清液，即为提取液；
[0007](2)将红薯提取液加入反应釜内在一定温度下反应一定时间；
[0008](3)将反应液离心，经滤膜过滤，再用透析袋透析后即得蓝色荧光的碳点溶液。
[0009]其中，所述的步骤(I)中红薯碎片与去离子水的质量比为1:1-1:3.5。
[0010]其中，所述的步骤(I)中加热温度为60-90°C，加热时间为2-3.5h。
[0011]其中，所述的步骤(2)中红薯提取液在反应釜内的反应温度为160_220°C，反应时间为4_24h。
[0012]其中，所述的步骤(3)中离心的转速为12000r/min，时间为20min。
[0013]其中，所述的步骤(3)中透析袋的截留分子量为3500Da，透析时间为48h。
[0014]与现有技术相比，本发明实现的有益效果:本发明以红薯提取液为碳源制备荧光碳点，原料廉价易得，制备方法简单，绿色环保;本发明所制备的碳点水溶性好，光学性能好，适用于细胞的荧光标记。
【附图说明】
[0015]图1为实施例4制备的碳点的透射电镜图
[0016]图2为实施例4制备的碳点的红外光谱
[0017]图3为实施例4制备的碳点的紫外可见吸收光谱
[0018]图4为实施例4制备的碳点荧光最大激发与发射光谱
[0019]图5为实施例4制备的碳点在不同激发波长下的荧光光谱发射光谱
【具体实施方式】
[0020]实施方式I
[0021]称取洗净去皮的新鲜红薯100g，加入10mL去离子水，用高速组织捣拌机捣碎，磁力搅拌下60°C加热2h。离心(10000r/min，20min)，取上清液即为红薯提取液。将红薯提取液加入反应Il内，160°C下反应4hο将反应液先离心(10000r/min，20min)以除去固体大颗粒后再用0.22μπι的滤膜过滤。所得溶液用截留分子量为3500Da的透析袋透析48h，最终得到碳点溶液。
[0022]实施方式2
[0023]称取洗净去皮的新鲜红薯100g，加入170mL去离子水，用高速组织捣拌机捣碎，磁力搅拌下80°C加热3h。离心(10000r/min，20min)，取上清液即为红薯提取液。将红薯提取液加入反应爸内，160°C下反应14h。将反应液先离心(10000r/min，20min)以除去固体大颗粒后再用0.22μπι的滤膜过滤。所得溶液用截留分子量为3500Da的透析袋透析48h，最终得到碳点溶液。
[0024]实施方式3
[0025]称取洗净去皮的新鲜红薯100g，加入350mL去离子水，用高速组织捣拌机捣碎，磁力搅拌下90°C加热3.5h。离心(10000r/min，20min)，取上清液即为红薯提取液。将红薯提取液加入反应爸内，180°C下反应12h。将反应液先离心(10000r/min，20min)以除去固体大颗粒后再用0.22μπι的滤膜过滤。所得溶液用截留分子量为3500Da的透析袋透析48h，最终得到碳点溶液。
[0026]实施方式4
[0027]称取洗净去皮的新鲜红薯100g，加入350mL去离子水，用高速组织捣拌机捣碎，磁力搅拌下80°C加热3.5h。离心(10000r/min，20min)，取上清液即为红薯提取液。将红薯提取液加入反应爸内，180°C下反应18h。将反应液先离心(10000r/min，20min)以除去固体大颗粒后再用0.22μπι的滤膜过滤。所得溶液用截留分子量为3500Da的透析袋透析48h，最终得到碳点溶液。
[0028]实施方式5
[0029]称取洗净去皮的新鲜红薯100g，加入350mL去离子水，用高速组织捣拌机捣碎，磁力搅拌下80°C加热3.5h。离心(10000r/min，20min)，取上清液即为红薯提取液。将红薯提取液加入反应爸内，180°C下反应24h。将反应液先离心(10000r/mm，20min)以除去固体大颗粒后再用0.22μπι的滤膜过滤。所得溶液用截留分子量为3500Da的透析袋透析48h，最终得到碳点溶液。
[0030]实施方式6
[0031]称取洗净去皮的新鲜红薯100g，加入350mL去离子水，用高速组织捣拌机捣碎，磁力搅拌下80°C加热3.5h。离心(10000r/min，20min)，取上清液即为红薯提取液。将红薯提取液加入反应爸内，200°C下反应18h。将反应液先离心(10000r/min，20min)以除去固体大颗粒后再用0.22μπι的滤膜过滤。所得溶液用截留分子量为3500Da的透析袋透析48h，最终得到碳点溶液。
[0032]实施方式7
[0033]称取洗净去皮的新鲜红薯100g，加入350mL去离子水，用高速组织捣拌机捣碎，磁力搅拌下80°C加热3.5h。离心(10000r/min，20min)，取上清液即为红薯提取液。将红薯提取液加入反应爸内，220°C下反应18h。将反应液先离心(10000r/min，20min)以除去固体大颗粒后再用0.22μπι的滤膜过滤。所得溶液用截留分子量为3500Da的透析袋透析48h，最终得到碳点溶液。
【主权项】
1.一种基于红薯提取液制备荧光碳点的方法，其特征在于包括如下步骤: (1)将红薯切碎加入一定量的去离子水后用高速组织捣拌机捣成浆状，加热，离心，取上清液，即为提取液； (2)将红薯提取液加入反应釜内在一定温度下反应一定时间； (3)将反应液离心，经滤膜过滤，再用透析袋透析后即得蓝色荧光的碳点溶液。2.根据权利要求1所述的基于红薯提取液制备荧光碳点的方法，其特征在于，步骤(I)中所述的红薯碎片与去离子水的质量比为1:1-1:3.5。3.根据权利要求1所述的基于红薯提取液制备荧光碳点的方法，其特征在于，步骤(I)中所述的加热温度为60-90°C，加热时间为2-3.5h。4.根据权利要求1所述的基于红薯提取液制备荧光碳点的方法，其特征在于，步骤(2)所述的红薯提取液在反应釜内的反应温度为160-220°C，反应时间为4-24h。5.根据权利要求1所述的基于红薯提取液制备荧光碳点的方法，其特征在于，步骤(3)所述的离心的转速为12000r/min，时间为20min。6.根据权利要求1所述的基于红薯提取液制备荧光碳点的方法，其特征在于，步骤(3)所述的透析袋的截留分子量为3500Da，透析时间为48h。
【专利摘要】本发明公开了一种基于红薯提取液制备荧光碳点的方法。将红薯提取液作为碳源，采用水热法制备出荧光碳点。该方法将红薯提取液加入反应釜内加热数小时后，将反应液离心，通过滤膜过滤，透析后得到荧光碳点溶液。本发明所用原料源于自然资源，易于获取，且制备方法简单、绿色环保。所得碳点具有很好的水溶性，荧光强度高，可适用于生物标记、细胞成像等领域。
【IPC分类】C09K11/65
【公开号】CN105542759
【申请号】CN201511004643
【发明人】沈洁, 商少明, 陈秀英, 高海燕, 许虎君, 顾丹
【申请人】江南大学
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2015年12月28日