一種窄半高寬熒光碳點及其制備方法和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及化學(xué)及發(fā)光材料科學(xué)領(lǐng)域，具體涉及一種窄半高寬熒光碳點的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]碳點是2006年發(fā)現(xiàn)的一種以碳元素為骨架的，直徑一般小于1nm的準(zhǔn)球形碳納米顆粒，其激發(fā)光譜連續(xù)、發(fā)射譜可調(diào)；發(fā)光穩(wěn)定耐光漂白；生物相容性好，毒性低，基本不損傷細(xì)胞，尤其在活體生物標(biāo)記、生物成像方面有獨特的優(yōu)勢和重要應(yīng)用，被認(rèn)為是最有可能代替?zhèn)鹘y(tǒng)量子點的生物標(biāo)記材料[Y.P.Sun ,B.Zhou,Y.Lin ,ff.Wang, K.A.S.Fernando ,P.Pathak，Μ.J.Meziani,B.A.Harruff,X.Wang,H.F.Wang,P.J.G.Luo,H.Yang,M.E.Kose,B.L.Chen,L.M.Veca,S.Y.Xie,J Am Chem Soc，128(2006)7756-7757;L.Cao，X.Wang，M.J.Meziani,F.S.Lu,H.F.ffang,P.J.G.Luo，Y.Lin,B.A.Harruff,L.M.Veca,D.Murray,
S.Y.Xie,Y.P.Sun,J Am Chem Soc,129(2007)I1318-11324；C.Q.Ding,A.ff.Zhu,Y.Tian,Accounts Chem Res ,47(2014)20-30]。傳統(tǒng)量子點通常由Π-1V族或者ΙΠ-V族元素組成，雖然這些量子點中的重金屬元素會影響活體生物生長和繁殖，并且也會對環(huán)境造成污染，但是量子點的焚光發(fā)射峰半高寬往往小于碳點，一般在20-40nm之間，所以由量子點標(biāo)記的生物圖像分辨率高，質(zhì)量優(yōu)與碳點標(biāo)記的圖像[H.Kumar ,P.B.Barman，R.R.Singh，Physi caE，67(2015)168_177；J.Y.Zhang,H.Zhao,X.T.Zhang,X.Z.Wang,H.Gao,Z.G.Zhang,ff.ff.Cao,J Phys Chem C，118(2014)2820-2825;S.F.Liu，Χ.Zhang，Y.Μ.Yu，G.Z.Zou，B1sens B1electron，55(2014)203-208]。目前，各種方法制備的碳點的熒光發(fā)射峰一般較寬，半高寬普遍不低于 50 納米[S.J.Zhu，Q.N.Meng，L.Wang, J.H.Zhang，Y.B.Song，H.Jin,K.Zhang,H.C.Sun,H.Y.Wang,B.Yang,Angew Chem Int Edit，52(2013)3953-3957;X.X.Chen,Q.Q.Jin,L.Z.ffu,C.H.Tung,X.J.Tang,Angew Chem Int Edit,53(2014)12542-12547]，所以在圖像分辨率和清晰度上低于量子點。與在顯示技術(shù)不斷改進(jìn)、提高分辨率的進(jìn)程相同[X.L.Dai，Z.X.Zhang，Y.Z.Jin，Y.Niu，H.J.Cao，X.Y.Liang，L.W.Chen，J.P.Wang,X.G.Peng，Nature ,515(2014)96-99]，人們同樣追求生物圖像的更高質(zhì)量，因此，制備窄半高寬的碳點，對于提高生物圖像質(zhì)量、清晰地觀察生物細(xì)胞的形貌及活動狀態(tài)具有重要的意義。
[0003]目前，碳點的制備方法眾多，有激光刻蝕法、電弧放電法、微波合成法、高溫?zé)峤夥?、超聲波刻蝕法等。使用的原料有石墨烯、碳納米管、活性炭和小分子化合物等[Y.J.Su，Μ.M.Xie,X.N.Lu,H.Wei,H.J.Geng,Z.Yang,Y.F.Zhang,Rsc Adv,4(2014)4839-4842；K.Habiba,V.1.Makarov,J.Avalos,M.J.F.Guinel,B.R.Weiner,G.Morell,Carbon,64(2013)341-350；Y.Liu,N.Xiao,N.Q.Gong,H.ffang,X.Shi,ff.Gu,L.Ye,Carbon,68(2014)258-264；Z.C.Yang,Μ.Wang,A.Μ.Yong,S.Y.Wong,X.H.Zhang,H.Tan,A.Y.Chang,X.Li ,J.Wang,Chem Commun，47(2011)11615-11617;H.Li，X.He，Y.Liu，H.Huang，S.Lian，S.-T.Lee,Z.Kang,Carbon,49(2011)605-609；J.H.Shen,Y.H.Zhu,C.Chen,X.L.Yang,C.Z.Li,Chem Commun,47(2011)2580-2582；J.H.Shen,Y.H.Zhu,X.L.Yang，C.Z.Li，Chem Commun,48(2012)3686-3699]。但是，這些制備方法通常過程復(fù)雜，原料價格昂貴，產(chǎn)量較低，因此，尋找簡單有效、原料價格低廉易得、能大規(guī)模生產(chǎn)的制備方法極其重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]技術(shù)問題:本發(fā)明主要目的在于利用極其簡單的裝置和價格低廉的原料制備一種窄半高寬熒光碳點。該碳點具有極窄的半高寬(1nm)，對提高生物成像質(zhì)量具有重要意義。
[0005]技術(shù)方案:一種窄半高寬熒光碳點，采用電化學(xué)法，以水為電解液，石墨棒作為工作電極，施加電壓，剝離石墨棒制備得到，碳點熒光峰的半高寬I Onm。
[0006]所述窄半高寬熒光碳點的制備方法，包括以下步驟:
[0007](I)將潔凈的石墨棒作為工作電極和碳源備用，以蒸餾水作為電解液；
[0008](2)將石墨棒和對電極，垂直插入電解液中，分別為工作電極和對電極，并固定距離；
[0009](3)使用直流電源將電壓加于電極之上，進(jìn)行電化學(xué)剝離；
[0010](4)將所得的棕黑色水溶液經(jīng)過濾、離心，去除肉眼可見的剝離顆粒得到熒光碳點的水溶液；
[0011 ]步驟(I)中所述石墨棒包括高純碳棒、石墨塊、石墨礦中的任意一種。
[0012]所述水是蒸餾水。
[0013]所述對電極包括石墨、鉑、金、銀、銅中的任一種。
[0014]所述電化學(xué)法，包括以工作電極和對電極為基礎(chǔ)的雙電極、三電極、四電極中的任一種。
[0015]所述的電壓為1.23ν至380v。
[0016]離心轉(zhuǎn)速為3000r/min-30000r/min。
[0017]所述窄半高寬熒光碳點在生物標(biāo)示和成像、光電材料、復(fù)合材料中的應(yīng)用。
[0018]有益效果:以價格低廉易得石墨棒作為原料;使用結(jié)構(gòu)極其簡單的雙電極電化學(xué)系統(tǒng)為基礎(chǔ)剝離出碳點；可大規(guī)模生產(chǎn);僅有一種無污染的水作為電解液，對環(huán)境無害是一種綠色的制備方法;制備的碳點具有極窄半高寬的焚光峰，僅I Onm左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于已報道碳點的最低值50nm，對提高生物圖片分辨率的提高起到基礎(chǔ)性作用。電解液只有蒸餾水，電解后產(chǎn)生的基團(tuán)種類少，避免了其他基團(tuán)附著與碳點表面。這樣制備的碳點最大程度的保留了石墨結(jié)構(gòu)，是形成窄半高寬的主要原因。
【附圖說明】
[0019]圖1本發(fā)明碳點透射電鏡圖。
[0020]圖2本發(fā)明碳點熒光發(fā)射譜圖。
【具體實施方式】
[0021]結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0022]本發(fā)明使用雙電極電化學(xué)系統(tǒng)，以蒸餾水為電解液，