一种可控调节pH敏感性的荧光碳点的制备方法转让专利
申请号 : CN201911261931.6
文献号 : CN112938934B
文献日 : 2022-04-05
发明人 : 罗擎颖 , 刘翠 , 金宗文 , 庞代文
申请人 : 深圳先进技术研究院
摘要 :
权利要求 :
1.一种可控调节pH敏感性的荧光碳点的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)将碳纤维粉加入到沸腾的硝酸溶液中,保持溶液沸腾,回流;
2)将所得到的溶液用碳酸氢钠中和至中性,用滤膜过滤除去不溶物;
3)把所得到的澄清的深棕色的滤液转移到分子截留量为3500Dalton的透析袋中进行透析,将透析之后的碳点溶液再次用滤膜过滤,除去不溶物,将所得到的滤液用超滤管超滤,分离之后,得到碳点材料C‑dots;
4)取5mg的碳点材料C‑dots,分散于1毫升超纯水中,碳点材料C‑dots和超纯水的比例为5mg:1mL,然后加入二氧六环,再加入1,3‑丙烷磺内酯和三乙胺,碳点材料C‑dots、二氧六环、1,3‑丙烷磺内酯和三乙胺的比例为5mg:(5‑20)mL:(0.4‑1)g:(0.5‑2)mL;混合液于38‑
42℃水浴中搅拌22‑26h后,旋转蒸发除去所有的溶剂,加水分散,将水溶液转移到分子截留量为3500Dalton的透析袋中,用0.1M的NaCl溶液透析一天,再用超纯水透析3天,所得到的荧光碳点C‑dots‑A。
2.如权利要求1所述的可控调节pH敏感性的荧光碳点的制备方法,其特征在于,所述步骤1)中将450‑550目的碳纤维粉加入到沸腾的浓度为8‑12M硝酸溶液中,碳纤维粉与硝酸溶液的比例是(0.3‑0.5)g:(20‑40)ml,保持溶液沸腾,回流3‑5h;
所述步骤2)中将所得到的溶液用碳酸氢钠中和至中性,用0.22μm的滤膜过滤除去不溶物;
所述步骤3)中把所得到的澄清的深棕色的滤液转移到分子截留量为3500Dalton的透析袋中,透析5―7天,每天换4―5次水,将透析之后的碳点溶液再次用0.22μm的滤膜过滤,除去不溶物,将所得到的滤液用超滤管超滤,分离之后,得到分子截留量为小于3kDa的碳点材料C‑dots。
3.如权利要求1所述的可控调节pH敏感性的荧光碳点的制备方法,其特征在于,所述步骤1)中将500目的碳纤维粉加入到沸腾的浓度为10M硝酸溶液中,碳纤维粉与硝酸溶液的比例是0.4g:30mL,保持溶液沸腾,回流4h;
所述步骤2)中将所得到的溶液用碳酸氢钠中和至中性,用0.22μm的滤膜过滤除去不溶物;
所述步骤3)中把所得到的澄清的深棕色的滤液转移到分子截留量为3500Dalton的透析袋中,透析5―7天,每天换4―5次水,将透析之后的碳点溶液再次用0.22μm的滤膜过滤,除去不溶物,将所得到的滤液用超滤管超滤,分离之后,得到分子截留量为小于3kDa的碳点材料C‑dots。
4.如权利要求1所述的可控调节pH敏感性的荧光碳点的制备方法,其特征在于,所述步骤4)中取5mg的碳点材料C‑dots,分散于1毫升超纯水中,碳点材料C‑dots和超纯水的比例为5mg:1mL,然后加入二氧六环,再加入1,3‑丙烷磺内酯和三乙胺,碳点材料C‑dots、二氧六环、1,3‑丙烷磺内酯和三乙胺的比例为5mg:10mL:0.5g:1mL;混合液于40℃水浴中搅拌24h后,旋转蒸发除去所有的溶剂,加水分散,将水溶液转移到分子截留量为
3500Dalton的透析袋中,用0.1M的NaCl溶液透析一天,再用超纯水透析3天,所得到的荧光碳点C‑dots‑A。
5.一种可控调节pH敏感性的荧光碳点的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)将碳纤维粉加入到沸腾的硝酸溶液中,保持溶液沸腾,回流;
2)将所得到的溶液用碳酸氢钠中和至中性,用滤膜过滤除去不溶物;
3)把所得到的澄清的深棕色的滤液转移到分子截留量为3500Dalton的透析袋中进行透析,将透析之后的碳点溶液再次用滤膜过滤,除去不溶物,将所得到的滤液用超滤管超滤,分离之后,得到碳点材料C‑dots;
4)将碳点材料C‑dots,分散于浓度为(8‑11)mM的NaOH水溶液中,碳点材料和NaOH水溶液的比例为5mg:(8‑12)mL,转移到高压反应釜中,于195‑210℃反应10‑13h,自然冷却后用
3500Da的透析袋透析3天,得到荧光碳点C‑dots‑B。
6.如权利要求5所述的可控调节pH敏感性的荧光碳点的制备方法,其特征在于,所述步骤4)中将碳点材料C‑dots,分散于浓度为10mM的NaOH水溶液中,碳点材料和NaOH水溶液的比例为5mg:10mL,于200℃反应12h,自然冷却后用3500Da的透析袋透析3天,得到荧光碳点C‑dots‑B。
说明书 :
一种可控调节pH敏感性的荧光碳点的制备方法
技术领域
背景技术
传统的荧光纳米材料相比,碳点具有粒径小、制备方法简单、原材料来源广泛、制备成本低,
易于大规模生产等优点。碳点不但可以通过化学氧化或物理剥离等外界作用力对碳材料
(如石墨、碳纤维、活性炭等)进行刻蚀而制备,还可经小分子脱水、缩合、碳化而获得。碳点
最具吸引力的性质之一是其荧光对pH的依赖性,当环境pH发生变化时,碳点的荧光光谱或
荧光强度会随之改变,使其有望在pH传感,尤其是胞内的pH传感中发挥重要应用。目前所报
道的合成方法无法可控制备pH敏感型碳点,同时也缺乏有效的后处理方法来调节碳点的荧
光pH敏感性质。
荧光强度逐渐增强。更多的碳点则表现出在中性或近中性条件下荧光强度最高,环境的酸
性或碱性增强之后,荧光强度都会降低的特点4。目前研究者们普遍认为碳点的荧光pH敏感
性质来自于其表面含氧基团的质子解离作用和去质子化作用,然而具体是哪种结构的影响
起决定性作用,还未有统一的定论。所以亟需发展一种有效调节碳点荧光pH敏感性的方法,
以突破碳点在pH传感中应用的瓶颈。
发明内容
超滤,分离之后,得到碳点材料C‑dots。
物,将所得到的滤液用超滤管超滤,分离之后,得到分子截留量为小于3kDa的碳点材料C‑
dots。
物,将所得到的滤液用超滤管超滤,分离之后,得到分子截留量为小于3kDa的碳点材料C‑
dots。
料C‑dots、二氧六环、1,3‑丙烷磺内酯和三乙胺的比例为(4‑6)mg:(5‑20)mL:(0.4‑1)g:
(0.5‑2)mL;混合液于38‑42℃水浴中搅拌22‑26h后,旋转蒸发除去所有的溶剂,加水分散,
将水溶液转移到分子截留量为3500Dalton的透析袋中,用0.1M的NaCl溶液透析一天,再用
超纯水透析3天,所得到的荧光碳点C‑dots‑A。
氧六环、1,3‑丙烷磺内酯和三乙胺的比例为5mg:10mL:0.5g:1mL;混合液于40℃水浴中搅拌
24h后,旋转蒸发除去所有的溶剂,加水分散,将水溶液转移到分子截留量为3500Dalton的
透析袋中,用0.1M的NaCl溶液透析一天,再用超纯水透析3天,所得到的荧光碳点C‑dots‑A。
后用3500Da的透析袋透析3天,得到荧光碳点C‑dots‑B。
碳点C‑dots‑B。
来消除酸性条件下的荧光猝灭,通过降低β‑二羰基的含量来抑制β‑二羰基的α‑氢解离所引
起的荧光强度降低及光谱蓝移。通过系列实验优化出了碳点pH敏感性质的调控方法:利用
1,3丙烷磺内酯在三乙胺催化下与碳点材料在40℃下反应24h,可以得到在酸性条件荧光稳
定而对碱性条件敏感的荧光碳点;将碳点材料在10mMNaOH中进行水热反应,可以得到在碱
性条件下荧光稳定而对酸性条件敏感的荧光碳点。本发明所述从碳点的结构出发,通过控
制碳点表面结构来调控碳点的荧光pH敏感性质,所涉及的操作简单、方法普适性高、对碳点
pH敏感性质调控的效率高。
附图说明
具体实施方式
细说明。
所得到的澄清的深棕色的滤液转移到分子截留量为3500Dalton的透析袋中,透析5―7天,
每天换4―5次水。将透析之后的碳点溶液再次用0.22μm的滤膜过滤,除去少量不溶物,将所
得到的滤液用超滤管超滤,分离之后,得到分子截留量为小于3kDa的碳点材料(C‑dots)。取
5mg的碳点材料C‑dots,分散于1毫升超纯水中,加入10mL二氧六环,向混合液中加入0.5g1,
3‑丙烷磺内酯(PS)和1mL三乙胺,于40℃水浴中搅拌24h后,旋转蒸发除去所有的溶剂,加水
分散,将水溶液转移到分子截留量为3500Dalton的透析袋中,用0.1MNaCl溶液透析一天,再
用超纯水透析3天,所得到的产物为荧光碳点C‑dots‑A。
所得到的澄清的深棕色的滤液转移到分子截留量为3500Dalton的透析袋中,透析5―7天,
每天换4―5次水。将透析之后的碳点溶液再次用0.22μm的滤膜过滤,除去少量不溶物,将所
得到的滤液用超滤管超滤,分离之后,得到分子截留量为小于3kDa的碳点材料(C‑dots)。取
5mg碳点材料(C‑dots),分散于10mMNaOH水溶液中,转移到高压反应釜中,于200℃反应12h,
自然冷却后用3500Da的透析袋透析3天,产物命名为C‑dots‑B。
所得到的澄清的深棕色的滤液转移到分子截留量为3500Dalton的透析袋中,透析5―7天,
每天换4―5次水。将透析之后的碳点溶液再次用0.22μm的滤膜过滤,除去少量不溶物,将所
得到的滤液用超滤管超滤,分离之后,得到分子截留量为<3kDa的碳点材料C‑dots。取5mg的
碳点材料C‑dots,分散于1毫升超纯水中,加入10mL二氧六环,向混合液中加入0.5g1,3‑丙
烷磺内酯(PS)和1mL三乙胺,于40℃水浴中搅拌24h后,旋转蒸发除去所有的溶剂,加水分
散,将水溶液转移到分子截留量为3500Dalton的透析袋中,用0.1MNaCl溶液透析一天,再加
入氢氧化钠固体,使其最终浓度为0.5M,于40℃水浴中搅拌24h后,用超纯水透析3天。所得
到的产物命名为C‑dots‑C。
所得到的澄清的深棕色的滤液转移到分子截留量为3500Dalton的透析袋中,透析5―7天,
每天换4―5次水。将透析之后的碳点溶液再次用0.22μm的滤膜过滤,除去少量不溶物,将所
得到的滤液用超滤管超滤,分离之后,得到分子截留量为小于3kDa的碳点材料C‑dots‑D。
用氢氧化钠溶液上调至所需pH。取相20μL的碳点加入到400μL的pH不同的BR缓冲溶液中,利
用HoribaJobinYvonFluorolog‑3荧光光谱仪测定在不同pH缓冲中的碳点的荧光光谱图。
pH由7升高至12,其荧光强度成指数下降。
光强度随pH降低而显著降低且荧光发射峰保持不变。
逐渐增强,当溶液的pH值在5‑8范围时,碳点的荧光强度趋于稳定;若继续升高溶液的pH值,
碳点的荧光强度显著降低,并伴随光谱的蓝移和展宽。
一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本发明
将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一
致的最宽的范围。