CN105295910A - 一种以生物质为前驱体制备红光碳点的方法 - Google Patents
一种以生物质为前驱体制备红光碳点的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105295910A CN105295910A CN201510849540.1A CN201510849540A CN105295910A CN 105295910 A CN105295910 A CN 105295910A CN 201510849540 A CN201510849540 A CN 201510849540A CN 105295910 A CN105295910 A CN 105295910A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- carbon point
- ruddiness
- biomass
- precursor power
- solution
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Luminescent Compositions (AREA)
- Cosmetics (AREA)
Abstract
一种以生物质为前驱体制备红光碳点的方法是选取生物质材料,剪切成小块,置于研钵中,加入乙醇和水的混合液,研磨处理,取出汁液,离心除去沉淀及碎片;将所得溶液加入高压反应釜中,加热反应;反应后的溶液置于透析袋中透析,透析出小分子的碳点以及未反应的生物质混合溶液;即得到所需要的红光碳点溶液。本发明具有毒性低、生物相容性好、成本低、制备工艺简单以及绿色环保的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种以生物质为前驱体制备红光碳点的方法。
背景技术
近红外荧光生物成像技术因其具有深的组织穿透性、低背景荧光干扰、最小生物样本光损伤等优点引起人们广泛的关注。目前报道较多的荧光材料是荧光染料、半导体量子点以及高分子量子点。但其均存在毒性大、生物相容性差、成本高、制备工艺复杂以及污染环境的问题。而荧光碳点与传统的近红外发光材料相比,具有低毒性、良好的生物相容性和碳源丰富,使其在生物医学领域成为一颗耀眼的明星。
目前,已报道的制备荧光碳点的方法很多,主要分为自上而下法和自下而上法。自上而下法简言之是要把大的碳架结构破坏成小的碳架结构;而自下而上法是将有机物通过脱水碳化形成碳点颗粒。但是,目前这些方法得到的碳点发射的荧光多位于蓝光或者绿光区域(LeiY,WeihuaJ,LipengQ,etal.Onepotsynthesisofhighlyluminescentpolyethyleneglycolanchoredcarbondotsfunctionalizedwithanuclearlocalizationsignalpeptideforcellnucleusimaging[J].Nanoscale,2015,7(14):6104-6113.);制备过程较为复杂且使用有毒的化学试剂为前驱体或者为刻蚀剂(JiangKai,SunShan,ZhangLing,etal.Red,green,andblueluminescencebycarbondots:full-coloremissiontuningandmulticolorcellularimaging.[J].AngewandteChemie,2015,54(18):5360-5363.本篇文献是以苯二胺为前驱体制备碳点。Xiaoyun,Tan,Yunchao,Li,Xiaohong,Li,etal.Electrochemicalsynthesisofsmall-sizedredfluorescentgraphenequantumdotsasabioimagingplatform.[J].ChemicalCommunications,2015,51(13):2544-2546.本篇文献是采用电化学的方法,用K2S2O8刻蚀石墨来制备碳点);且关于红光碳点的报道很少。因此,寻求毒性低、生物相容性好、成本低、制备工艺简单易行以及绿色环保的新方法制备红光碳点将推进碳点在生物成像方面的实际应用。
发明内容
本发明的目的是解决现有技术问题,提供一种毒性低、生物相容性好、成本低、制备工艺简单以及绿色环保的以生物质为前驱体制备红光碳点的方法。
为解决上述技术问题,本发明的技术方案是,选择绿色环保的生物质材料为前驱体,加入乙醇和水的混合溶剂,在研钵中研磨处理,取出的清液离心后,放入水热反应釜中加热反应,结束后置于透析袋中透析,得到红光碳点。
本发明以生物质为前驱体制备红光碳点的方法,包括如下步骤:
(1)选取生物质材料,剪切成小块,置于研钵中,加入乙醇和水的混合液,研磨处理;
(2)取出汁液,离心除去沉淀及碎片;
(3)将步骤(2)中所得溶液加入高压反应釜中,加热反应;
(4)反应后的溶液置于透析袋中透析,透析出小分子的碳点以及未反应的生物质混合溶液;即得到所需要的红光碳点溶液;
如需得到红光碳点固体粉末,将置于冷冻干燥箱中冷冻干燥,即可得到。
如步骤(1)生物质材料主要选择绿色植物,如蔬菜、树叶和绿色草本植物。
如步骤(1)中乙醇和去离子水的体积比为(1-20):1;生物质材料:混合溶液=8-12g:10-50ml;研磨时间为t(5min≤m≤10min)。
如步骤(2)中离心机的转速在5000-12000r/min,离心5-15min;
如步骤(3)中反应温度的选取范围在140-180℃,反应时间的范围4-8h。超出此范围时,碳点的碳化程度和产率无法均衡。
如步骤(4)中透析袋截留分子量的选取范围在3000-8000MW,透析2-4天。
水热后的产物,置于透析袋中,截留分子量的范围为3000-8000MW,在此范围内,有利于将未反应的生物质溶液透析出,截留分子量过大会使得截留的碳点粒径过大,散射现象严重,不利于发光稳定。
步骤(6)中获得固体粉末时需采用冷冻干燥机冷冻干燥得到,避免造成发光中心的破坏。
本发明得到的荧光碳点的粒径分布均匀,表面富含含氧官能团,多波长激发,最佳激发波长分别位于409nm、511nm、543nm、616nm,最佳发射波长位于685nm和725nm,整体呈现发射波长不依赖于激发波长。
本发明的有益结果是:1.生物质前驱体来源广泛;2.所制备的荧光碳点的呈现多波段激发波长,且在616nm仍有较强的激发波长,现有报道几乎未被看到,且发射波长不依赖于激发波长而发生偏移;3.所制备的荧光碳点的最佳发射波长为680nm,比现报道的红光碳点的发射波长更向近红外区域移动,在720-750nm附近仍有明显发射;4.制备红光碳点的无毒、成本低、周期短、制备工艺简单、绿色环保;5.是一种绿色可行的制备红光碳点的新方法,有助于加快其在近红外荧光生物成像应用的步伐。
生物质为前驱体是制备红光碳点的新方法,碳源主要来源于大自然,绿色环保。制备过程中加入的溶剂,利于生物质成碳外,在其表面起到修饰作用,而且生物质本身是富碳和富氮类物质,在制备红光碳点方面有着得天独厚的优势,不需要对碳点进行后续修饰处理。
附图说明
图1是以菠菜为生物质前驱体制备红光碳点的荧光光谱图;
图2是以菠菜为生物质前驱体制备红光碳点的紫光光谱图;
图3是以菠菜为生物质前驱体制备红光碳点的透射电镜图;
图4是以三叶草为生物质前驱体制备红光碳点的荧光光谱图;
图5是以梧桐树叶为生物质前驱体制备红光碳点的荧光光谱图。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举的具体实施方式,还包括各具体实施方式之间的任意组合。凡是依据本发明技术内容所做的等效变化与润饰,均应包含在本发明的技术范畴之内。
实施例1:
一、生物质前驱体的制备:选择菠菜为生物质碳源,取10g菠菜叶将其剪切成碎片,置于10ml乙醇和水的混合溶剂中(体积比为5:1),研磨5min,取出混合液在离心机中以8000r/min转速下工作10min,取上层溶液;
二、水热碳化:将上层溶液置于高压反应釜中,在150℃加热8h,得到碳点混合液。
三、透析:取二步骤中反应结束的碳点混合液,将其置于透析袋中,透析袋选择3000MW,透析3天,得到红光碳点溶液;
四、干燥:在冷冻干燥机中,在-30℃预冻4h,按程序冷冻干燥24h,即得红光碳点固体粉末。
采用HoribaFluoromax-4荧光光谱仪对所制备的红光碳点进行荧光表征,见图1。图1呈现多波段激发波长,且发射波长不依赖于激发波长。最佳激发波长位于409nm、511nm、543nm、616nm,最佳发射波长位于685nm处,且在700-750nm有肩峰出现。在现有报道中未看到此现象。且本发明比现有报道的XiaoyunTanet.等报道的最佳发射位于605nm向长波方向移动80nm。
紫外-可见光吸收光谱利用SHIMADZUUV-3600紫外-可见分光光度计测试,如图2所示,菠菜制备的碳点在200-800nm区域内都表现出明显的吸收,特别是在可见光区域的吸收也非常明显;该特点不同于一般制备的碳点只在紫外区域有吸收。
透射电镜图如图3,尺寸主要分布在10-12nm。
实施例2
一、生物质前驱体的制备:选择三叶草为生物质碳源,取12g将其剪切成碎片,置于50ml乙醇和水的混合溶剂中(体积比为10:1),研磨处理10min,取出混合液在离心机中以12000r/min转速下工作5min,取上层溶液;
二、水热碳化:置于高压反应釜中,在160℃加热8h。
三、透析:取二中反应结束的碳点混合液,将其置于透析袋中,透析袋选择5000MW,透析2天,得到红光碳点溶液;
四、干燥:在冷冻干燥机中,在-30℃预冻4h,按程序冷冻干燥24h,即得红光碳点固体粉末。
采用HoribaFluoromax-4荧光光谱仪对所制备的红光碳点进行荧光表征,见图4。有两个最佳激发波长,分别位于425nm和523nm,呈多波段发射,且在656nm处的发射峰的强度达到最大,比现有报道的红光碳点的发射峰位于向长波方向移动50nm。
实施例3
一、生物质前驱体的制备:选择梧桐树叶为生物质碳源,取10g将其剪切成碎片,置于20ml乙醇和水的混合溶剂中(体积比为20:1),研磨5min,取出混合液在离心机中以5000r/min转速下工作15min,取上层溶液;
二、水热碳化:置于高压反应釜中,在180℃加热4h。
三、透析:制备过程与实施例二相同;
四、干燥:方法与实施例二相同。
与实施例1、2的荧光测试条件相同的情况下,得到荧光光谱图5。最佳激发峰的位于398nm和502nm处,对应的最佳发射波长位于666nm处,且实施例3中的荧光强度明显高于实施例2。可能由于梧桐树叶与三叶草中所含O、N元素量的差异性,以及在水热碳化过程中,碳点的表面缺陷导致强度发生明显的变化。
Claims (9)
1.一种以生物质为前驱体制备红光碳点的方法,其特征在于包括如下步骤:
(1)选取生物质材料,剪切成小块,置于研钵中,加入乙醇和水的混合液,研磨处理;
(2)取出汁液,离心除去沉淀及碎片;
(3)将步骤(2)中所得溶液加入高压反应釜中,加热反应;
(4)反应后的溶液置于透析袋中透析,透析出小分子的碳点以及未反应的生物质混合溶液;即得到所需要的红光碳点溶液。
2.如权利要求1所述的一种以生物质为前驱体制备红光碳点的方法,其特征在于红光碳点溶液置于冷冻干燥箱中冷冻干燥,得到红光碳点固体粉末。
3.如权利要求1或2所述的一种以生物质为前驱体制备红光碳点的方法,其特征在于步骤(1)生物质材料选择绿色植物。
4.如权利要求3所述的一种以生物质为前驱体制备红光碳点的方法,其特征在于绿色植物为蔬菜、树叶或绿色草本植物。
5.如权利要求1或2所述的一种以生物质为前驱体制备红光碳点的方法,其特征在于步骤(1)中乙醇和去离子水的体积比为1-20:1;生物质材料:混合溶液=8-12g:10-50ml;研磨时间为大于等于5min至小于等于10min。
6.如权利要求1或2所述的一种以生物质为前驱体制备红光碳点的方法,其特征在于步骤(2)中离心机的转速在5000-12000r/min,离心5-15min。
7.如权利要求1或2所述的一种以生物质为前驱体制备红光碳点的方法,其特征在于步骤(3)中反应温度在140-180℃,反应时间4-8h。
8.如权利要求1或2所述的一种以生物质为前驱体制备红光碳点的方法,其特征在于步骤(4)中透析袋截留分子量在3000-8000MW,透析2-4天。
9.如权利要求18一项所述的一种以生物质为前驱体制备红光碳点的方法,其特征在于制备红光碳点的粒径分布均匀,表面富含含氧官能团,激发波长分别位于409nm、511nm、543nm、616nm,发射波长位于685nm和725nm。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201510849540.1A CN105295910B (zh) | 2015-11-27 | 2015-11-27 | 一种以生物质为前驱体制备红光碳点的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201510849540.1A CN105295910B (zh) | 2015-11-27 | 2015-11-27 | 一种以生物质为前驱体制备红光碳点的方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN105295910A true CN105295910A (zh) | 2016-02-03 |
CN105295910B CN105295910B (zh) | 2017-11-17 |
Family
ID=55193761
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201510849540.1A Active CN105295910B (zh) | 2015-11-27 | 2015-11-27 | 一种以生物质为前驱体制备红光碳点的方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN105295910B (zh) |
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105905884A (zh) * | 2016-04-23 | 2016-08-31 | 哈尔滨师范大学 | 一种荧光碳量子点的制备方法及其应用 |
CN106587008A (zh) * | 2016-12-14 | 2017-04-26 | 江南大学 | 一种板栗皮制备氮硫掺杂碳点的方法 |
CN106892421A (zh) * | 2017-03-01 | 2017-06-27 | 南京工业大学 | 一种全绿色的红色碳量子点制备方法 |
CN108101023A (zh) * | 2017-12-27 | 2018-06-01 | 重庆文理学院 | 一种利用韭菜制备多元素掺杂碳材料的方法 |
CN108872171A (zh) * | 2018-06-19 | 2018-11-23 | 江苏大学 | 一种荧光碳点及其制备方法和检测四环素的应用 |
CN110054171A (zh) * | 2019-04-25 | 2019-07-26 | 贺州学院 | 一种生物质近红外荧光碳点的制备方法 |
CN110396406A (zh) * | 2019-06-11 | 2019-11-01 | 华南农业大学 | 一种叶绿素碳点及其制备方法和在时间检测标签中的应用 |
CN110669515A (zh) * | 2019-10-24 | 2020-01-10 | 吉林大学 | 一种具有高亮和超窄半峰宽的双光子近红外碳点及其制备方法 |
CN111977632A (zh) * | 2019-05-22 | 2020-11-24 | 东北林业大学 | 一种基于菠菜的多色发光碳量子点的绿色制备方法 |
CN112960665A (zh) * | 2021-04-09 | 2021-06-15 | 山东农业大学 | 一种红蓝光双发射碳点的制备方法及其在植物中的应用 |
CN113265248A (zh) * | 2021-06-11 | 2021-08-17 | 江南大学 | 一种橙红荧光碳点及其制备方法 |
CN114854402A (zh) * | 2022-03-22 | 2022-08-05 | 桂林师范高等专科学校 | 一种可促进金樱子组培苗生长的荧光纳米材料的制备方法 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101402858A (zh) * | 2008-11-19 | 2009-04-08 | 武汉大学 | 一种低毒性荧光碳点的制备方法 |
CN104261386A (zh) * | 2014-10-15 | 2015-01-07 | 中国人民解放军防化学院 | 一种基于植物叶片水热法制备碳点的方法 |
CN104263366A (zh) * | 2014-09-09 | 2015-01-07 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 具有上下转换功能的红光发射荧光碳点及其制备方法 |
-
2015
- 2015-11-27 CN CN201510849540.1A patent/CN105295910B/zh active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101402858A (zh) * | 2008-11-19 | 2009-04-08 | 武汉大学 | 一种低毒性荧光碳点的制备方法 |
CN104263366A (zh) * | 2014-09-09 | 2015-01-07 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 具有上下转换功能的红光发射荧光碳点及其制备方法 |
CN104261386A (zh) * | 2014-10-15 | 2015-01-07 | 中国人民解放军防化学院 | 一种基于植物叶片水热法制备碳点的方法 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
BIBEKANANDA DE ET AL.,: ""A green and facile approach for the synthesis of water soluble fluorescent carbon dots from banana juice"", 《RSC ADV.》 * |
S.LIU ET AL.,: ""Hydrothermal Treatment of Grass: A Low-Cost, Green Route to Nitrogen-Doped, Carbon-Rich, Photoluminescent Polymer Nanodots as an Effective Fluorescent Sensing Platform for Label-Free Detection of Cu(II) Ions"", 《ADV. MATER.》 * |
Cited By (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105905884A (zh) * | 2016-04-23 | 2016-08-31 | 哈尔滨师范大学 | 一种荧光碳量子点的制备方法及其应用 |
CN106587008A (zh) * | 2016-12-14 | 2017-04-26 | 江南大学 | 一种板栗皮制备氮硫掺杂碳点的方法 |
CN106892421A (zh) * | 2017-03-01 | 2017-06-27 | 南京工业大学 | 一种全绿色的红色碳量子点制备方法 |
CN108101023A (zh) * | 2017-12-27 | 2018-06-01 | 重庆文理学院 | 一种利用韭菜制备多元素掺杂碳材料的方法 |
CN108872171A (zh) * | 2018-06-19 | 2018-11-23 | 江苏大学 | 一种荧光碳点及其制备方法和检测四环素的应用 |
CN110054171A (zh) * | 2019-04-25 | 2019-07-26 | 贺州学院 | 一种生物质近红外荧光碳点的制备方法 |
CN111977632A (zh) * | 2019-05-22 | 2020-11-24 | 东北林业大学 | 一种基于菠菜的多色发光碳量子点的绿色制备方法 |
CN110396406A (zh) * | 2019-06-11 | 2019-11-01 | 华南农业大学 | 一种叶绿素碳点及其制备方法和在时间检测标签中的应用 |
CN110396406B (zh) * | 2019-06-11 | 2021-10-19 | 华南农业大学 | 一种叶绿素碳点及其制备方法和在时间检测标签中的应用 |
CN110669515A (zh) * | 2019-10-24 | 2020-01-10 | 吉林大学 | 一种具有高亮和超窄半峰宽的双光子近红外碳点及其制备方法 |
CN110669515B (zh) * | 2019-10-24 | 2021-07-27 | 吉林大学 | 一种具有高亮和超窄半峰宽的双光子近红外碳点及其制备方法 |
CN112960665A (zh) * | 2021-04-09 | 2021-06-15 | 山东农业大学 | 一种红蓝光双发射碳点的制备方法及其在植物中的应用 |
CN113265248A (zh) * | 2021-06-11 | 2021-08-17 | 江南大学 | 一种橙红荧光碳点及其制备方法 |
CN114854402A (zh) * | 2022-03-22 | 2022-08-05 | 桂林师范高等专科学校 | 一种可促进金樱子组培苗生长的荧光纳米材料的制备方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN105295910B (zh) | 2017-11-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN105295910A (zh) | 一种以生物质为前驱体制备红光碳点的方法 | |
Zhang et al. | Natural‐product‐derived carbon dots: from natural products to functional materials | |
CN109095453B (zh) | 一种基于茶叶的荧光碳点的制备方法及其制成的荧光碳点 | |
Otte et al. | A comparative study of the optical characteristics of intact cells of photosynthetic green sulfur bacteria containing bacteriochlorophyll c, d or e | |
CN106590640A (zh) | 碳点作为农用转光材料在农业生产转光中的应用 | |
CN104263366B (zh) | 具有上下转换功能的红光发射荧光碳点及其制备方法 | |
Zhou et al. | Preparation of biomass-based carbon dots with aggregation luminescence enhancement from hydrogenated rosin for biological imaging and detection of Fe3+ | |
Liu et al. | A facile and green strategy to obtain organic room-temperature phosphorescence from natural lignin | |
CN105482817A (zh) | 发红橙色荧光的含羧基碳量子点溶液及其制备方法 | |
CN109652071A (zh) | 一种红光发射碳量子点及其家用微波制备方法 | |
CN104987861A (zh) | 一种由玉米秸秆制备具有上下转换发光性质碳点的方法 | |
CN107311145A (zh) | 一种以蚕沙为原料制备荧光碳点的方法及其制备的荧光碳点 | |
CN106927446A (zh) | 一种氮硫磷共掺杂荧光碳点的制备方法 | |
CN107936964A (zh) | 一种高选择性的氮掺杂石墨烯量子点的制备方法及其应用 | |
CN105586039A (zh) | 一种空心结构CeO2:Er3+/Yb3+上转换发光材料及其应用 | |
Yu et al. | Effects of heat treatments on photoaging properties of Moso bamboo (Phyllostachys pubescens Mazel) | |
CN109943325A (zh) | 一种用葡萄酒糟制备红光碳量子点的方法 | |
CN107555417A (zh) | 商品化饮料制备荧光碳点的方法及其制备的荧光碳点 | |
CN110157423A (zh) | 一种基于秸秆制备碳量子点的方法及应用 | |
CN109879272A (zh) | 一种用烟草废水制备多色荧光碳量子点的方法 | |
CN106978170B (zh) | 一种水溶性荧光碳量子点的制备方法 | |
CN109588375A (zh) | 基于鲅鱼内脏和桑叶复合碳点的荧光蚕丝制备方法 | |
CN101845302A (zh) | 双功能农膜用转光剂及其制备方法 | |
CN113403068B (zh) | 一种熔合碳点、制备方法及其应用 | |
CN114426845A (zh) | 一种荧光碳量子点基探针及其在检测有机溶剂中水含量的应用 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |