專利名稱：一種雞蛋中提取的熒光碳量子點、制備方法及其應用的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種熒光納米材料、制備方法及其應用，更具體地說涉及一種雞蛋中提取的熒光碳量子點、制備方法及其應用。
背景技術：
熒光納米粒子以其優異的光學和電學性能，在生物醫藥和光電器件等領域具有廣泛的應用前景。最近研究者們發現典型的熒光納米粒子，如CdTe，CdSe, PbS等半導體量子點材料，由于含有重金屬元素，不僅對生物體產生毒副作用，而且也會對環境產生嚴重污染，大大限制了該類量子點在生物和環保領域的應用。與半導體量子點相比，近來年興起的熒光碳量子點以其優異的光學性能、良好的生物相容性以及無毒無污染等優勢受到了廣泛的關注，被認為是一種最為理想的熒光標記和檢測材料。目前報道制備碳量子點的方法主要包括激光器轟擊剝落法、微波合成法、電化學氧化法、化學氧化法和高溫熱解法等，采用的原料主要有石墨烯、碳納米管、活性炭、蠟燭灰和小分子化合物等。但是，這些方法比較復雜和耗時，采用的原料大多比較昂貴，而且產物需要經過強酸回流處理或表面修飾等手段才能保證碳量子點穩定的光學性能，限制了熒光碳量子點的大規模生產和實際應用。因此，尋找廉價易得、天然無毒的原料，利用簡易有效的方法快速制備光學性能優異的熒光碳量子點顯得尤為必要。此外，拓展碳量子點的應用領域進而逐漸替代半導體量子點也是亟待解決的問題。

發明內容
本發明的目的在于提供一種從雞蛋中提取的熒光碳量子點，這類碳量子點天然無毒，原料價廉，具有較強的熒光發射光譜，發光顏色隨激發波長可調，在多種溶劑中熒光效率較高，性能穩定。本發明的另一目的在于提供一種熒光碳量子點的制備方法，該方法基于低溫等離子體直接對樣品進行本體處理，能夠在幾分鐘內獲得產物，進而實現熒光碳量子點快速有效的制備，而且碳量子點的熒光發射強度隨著等離子體處理時間的變化可調。本發明的再一目的在于提供一種熒光碳量子點的應用，將制備的熒光碳量子點水溶液配制成具有一定粘度和表面張力的熒光納米墨水，并用于噴墨打印技術，獲得理想的熒光圖案。本發明主要通過以下技術方案來實現本發明的雞蛋中提取的熒光碳量子點是由以下方法制備而成a、利用蛋清分離器將新鮮的蛋清和蛋黃完全分離，使用前置于冰箱中冷藏；b、將分離后的蛋清或蛋黃置于玻璃皿中，利用低溫等離子體直接對其進行本體處理，得到黑色固體產物；C、將黑色固體產物分散于溶劑中，磁力攪拌后進行超聲處理，使樣品分散均勻；d、將所得的懸濁液離心除去沉淀，再用超濾膜對上清液進行分離，收集濾過液，干燥后得到熒光碳量子點。本發明的雞蛋中提取的熒光碳量子點，其進一步的技術方案是步驟b中所述的低溫等離子體反應器處理電壓為50 100V，電流為I 3A，處理時間為I 5min。本發明的雞蛋中提取的熒光碳量子點，其進一步的技術方案還可以是步驟c中所述的溶劑為水、乙醇、三氯甲烷、二氯甲烷、四氫呋喃、正己烷、丙酮或N，N’ - 二甲基丙烯酰胺，溶劑用量使黑色固體產物的質量分數為O. 01 2g/L ;步驟c中所述的超聲處理是在 IOOw功率超聲清洗儀中進行的，超聲頻率為40kHz，超聲時間為10 30min。本發明的雞蛋中提取的熒光碳量子點，其進一步的技術方案還可以是步驟d中所述的離心速度為8000 12000rpm,離心時間為5 15min ;步驟d中所述的分離是采用I 30kDa范圍內的截留分子量的超濾膜對上清液進行分尚。本發明的熒光碳量子點的制備方法，其包括以下步驟a、利用蛋清分離器將新鮮的蛋清和蛋黃完全分離，使用前置于冰箱中冷藏；b、分別將分離后的蛋清和蛋黃置于玻璃皿中，利用低溫等離子體直接對其進行本體處理，得到黑色固體產物；C、將黑色產物分散于溶劑中，磁力攪拌后進行超聲處理，使樣品分散均勻；d、將所得的懸濁液離心除去沉淀，再用超濾膜對上清液進行分離，收集濾過液，干燥后得到熒光碳量子點。本發明的熒光碳量子點的制備方法，其進一步的技術方案還是步驟b中所述的低溫等離子體反應器處理電壓為50 100V，電流為I 3A，處理時間為I 5min。本發明的熒光碳量子點的制備方法，其進一步的技術方案還可以是步驟c中所述的溶劑為水、乙醇、三氯甲烷、二氯甲烷、四氫呋喃、正己烷、丙酮或N，N’ - 二甲基丙烯酰胺， 溶劑用量使黑色固體產物的質量分數為O. 01 2g/L ;步驟c中所述的超聲處理是在IOOw 功率超聲清洗儀中進行的，超聲頻率為40kHz，超聲時間為10 30min。本發明的熒光碳量子點的制備方法，其進一步的技術方案還可以是步驟d中所述的離心速度為8000 12000rpm,離心時間為5 15min ;步驟d中所述的分離是采用I 30kDa范圍內的截留分子量的超濾膜對上清液進行分尚。本發明的熒光碳量子點在噴墨打印中的應用是本發明的熒光碳量子點可用于噴墨打印，獲得所需的熒光圖案，主要通過以下步驟進行將制備的熒光碳量子點水溶液與小分子醇類或者水溶性聚合物混合，磁力攪拌和超聲均勻后，置于噴墨打印機的墨盒中。打印機連接電腦，通過圖案信號刺激墨盒針頭的壓電電極，控制溶液的滴定，進而實現噴墨打印；其中小分子醇類優選乙二醇或丙三醇等小分子醇，水溶性聚合物優選聚乙二醇等。本發明所述的熒光碳量子點用于噴墨打印，其進一步的技術方案是所述的熒光碳量子點水溶液與乙二醇等醇類和水溶性聚合物的混合質量比例為I : I 3 : I。本發明具有以下有益效果和特點I、本發明制備的熒光碳量子點原料天然無毒、價廉易得，產物無需進行復雜的表面修飾等處理便具有較高的發光效率和穩定的熒光性能，且發光顏色隨激發波長可調，在多種溶劑中分散效果優異，粒徑小于5納米，粒度相對均一；2、本發明提供的熒光碳量子點的制備方法設備簡單，操作方便，能在幾分鐘內快速完成，節能省時；3、本發明制備的熒光碳量子點可以作為熒光納米墨水，能夠有效地應用于噴墨打印領域，獲得理想的熒光圖案；4、本發明制備的熒光碳量子點還可用于LED照明領域以及生物標記、活體成像等生物應用。


圖I為實施例I制備的熒光碳量子點的紫外吸收光譜以及熒光反射光譜；圖2為實施例I制備的熒光碳量子點熒光反射曲線隨激發波長變化的光譜圖(激發波長由340nm至480nm,步長為20nm)；圖3為實施例I制備的熒光碳量子點的透射電鏡圖；圖4為實施例I制備的熒光碳量子點的紅外光譜圖。
具體實施例方式以下通過具體實施例說明本發明，但本發明并不僅限定于這些實施例。實施例I取Ig新鮮蛋清于玻璃皿中(玻璃皿直徑為3cm，高度為Icm)，緊緊置于低溫等離子體反應器的上下電極之間。設置電壓為50V，電流為2. 4A，由上電極產生均勻的等離子體束作用于樣品表面。處理3分鐘后關閉等離子體反應器，待溫度降至室溫后取出玻璃皿，將黑色產物取出，研磨均勻。將研磨后的樣品分散于純凈水中，磁力攪拌Ih后，置于超聲振蕩器中超聲30min ;隨后利用IOOOOrpm離心IOmin,得到上層清液；用30kD的超濾膜對所得到的清液進行過濾，收集濾過液，于50°C烘干，得到熒光碳量子點固體。稱取O. Olg該碳量子點于IOg純凈水中，攪拌均勻使其完全溶解，得到黃色溶液。 在340nm的激發波長下，該溶液的發射波長在418nm，熒光強度為312a. u.。隨后，向其中加 Λ 4g乙二醇,繼續磁力攪拌Ih,形成黃色溶液，即為配制成功的突光納米墨水。取適量墨水注入噴墨打印機墨盒中，選擇合適的圖案，利用噴墨打印機進行打印，即得到理想的熒光圖案，實現噴墨打印。實施例2取Ig新鮮蛋黃于玻璃皿中(玻璃皿直徑為3cm，高度為Icm)，緊緊置于低溫等離子體反應器的上下電極之間。設置電壓為50V，電流為2. 4A，由上電極產生均勻的等離子體束作用于樣品表面。處理3分鐘后關閉等離子體反應器。待溫度降至室溫后取出玻璃皿， 將黑色產物取出，研磨均勻。將研磨后的樣品分散于三氯甲烷中，磁力攪拌Ih后，置于超聲振蕩器中超聲IOmin ;隨后利用IOOOOrpm離心IOmin,得到上層清液；用30kD的超濾膜對所得到的清液進行過濾，收集濾過液，于室溫通風處干燥，得到熒光碳量子點固體。稱取O. Olg該碳量子點于IOg純凈水中，攪拌均勻使其完全溶解，得到無色透明溶液。在340nm的激發波長下，該溶液的發射波長在436nm，熒光強度為534a. u.。隨后，向其中加入4g乙二醇,繼續磁力攪拌Ih,形成淡黃色溶液,即為配制成功的突光納米墨水。取適量該溶液注入噴墨打印機墨盒中，根據實施例I所述，實現噴墨打印。實施例3
取Ig新鮮蛋清于玻璃皿中(玻璃皿直徑為3cm，高度為Icm)，緊緊置于低溫等離子體反應器的上下電極之間。設置電壓為60V，電流為3A，由上電極產生均勻的等離子體束作用于樣品表面。處理I分鐘后關閉等離子體反應器。待溫度降至室溫后取出玻璃皿，將黑色產物取出，研磨均勻。將研磨后的樣品分散于去離子水中，磁力攪拌Ih后，置于超聲振蕩器中超聲IOmin ;隨后利用IOOOOrpm離心IOmin,得到上層清液；用30kD的超濾膜對所得到的清液進行過濾，收集濾過液，于50°C烘干，得到熒光碳量子點固體。稱取O. Olg該碳量子點于IOg純凈水中，攪拌均勻使其完全溶解，得到淡黃色溶液。在340nm的激發波長下，該溶液的發射波長在415nm，熒光強度為298a. u.。隨后，向其中加入IOg質量分數為I %的聚乙二醇溶液，繼續磁力攪拌lh，形成淡黃色溶液，即為配制成功的熒光納米墨水。取適量該溶液注入噴墨打印機墨盒中，根據實施例I所述，實現噴墨打印。實施例4取Ig新鮮蛋黃于玻璃皿中(玻璃皿直徑為3cm，高度為Icm)，緊緊置于低溫等離子體反應器的上下電極之間。設置電壓為60V，電流為3A，由上電極產生均勻的等離子體束作用于樣品表面。處理I分鐘后關閉等離子體反應器。待溫度降至室溫后取出玻璃皿，將黑色產物取出，研磨均勻。將研磨后的樣品分散于三氯甲烷中，磁力攪拌Ih后，置于超聲振蕩器中超聲IOmin ;隨后利用8000rpm離心IOmin,得到上層清液；用30kD的超濾膜對所得到的清液進行過濾，收集濾過液，于室溫通風處干燥，得到熒光碳量子點固體。稱取O. Olg該碳量子點于IOg純凈水中，攪拌均勻使其完全溶解，得到無色透明溶液。在340nm的激發波長下，該溶液的發射波長在415nm，熒光強度為225a. u.。隨后，向其中加入IOg質量分數為 I %的聚乙二醇溶液，繼續磁力攪拌lh，形成無色溶液，即為配制成功的熒光納米墨水。取適量該溶液注入噴墨打印機墨盒中，根據實施例I所述，實現噴墨打印。
權利要求
1.一種雞蛋中提取的熒光碳量子點，其特征在于是由以下方法制備而成a、利用蛋清分離器將新鮮的蛋清和蛋黃完全分離，使用前置于冰箱中冷藏；b、將分離后的蛋清或蛋黃置于玻璃皿中，利用低溫等離子體直接對其進行本體處理， 得到黑色固體產物；C、將黑色固體產物分散于溶劑中，磁力攪拌后進行超聲處理，使樣品分散均勻；d、將所得的懸濁液離心除去沉淀，再用超濾膜對上清液進行分離，收集濾過液，干燥后得到突光碳量子點。
2.根據權利要求I所述的雞蛋中提取的熒光碳量子點，其特征在于步驟b中所述的低溫等離子體反應器處理電壓為50 100V，電流為I 3A，處理時間為I 5min。
3.根據權利要求I所述的雞蛋中提取的熒光碳量子點，其特征在于步驟c中所述的溶劑為水、乙醇、三氯甲烷、二氯甲烷、四氫呋喃、正己烷、丙酮或N，N’ - 二甲基丙烯酰胺，溶劑用量使黑色固體產物的質量分數為O. 01 2g/L ;步驟c中所述的超聲處理是在IOOw功率超聲清洗儀中進行的，超聲頻率為40kHz，超聲時間為10 30min。
4.根據權利要求I所述的雞蛋中提取的熒光碳量子點，其特征在于步驟d中所述的離心速度為8000 12000rpm,離心時間為5 15min ;步驟d中所述的分離是采用I 30kDa 范圍內的截留分子量的超濾膜對上清液進行分離。
5.一種熒光碳量子點的制備方法，其特征在于包括以下步驟a、利用蛋清分離器將新鮮的蛋清和蛋黃完全分離，使用前置于冰箱中冷藏；b、分別將分離后的蛋清和蛋黃置于玻璃皿中，利用低溫等離子體直接對其進行本體處理，得到黑色固體產物；C、將黑色產物分散于溶劑中，磁力攪拌后進行超聲處理，使樣品分散均勻；d、將所得的懸濁液離心除去沉淀，再用超濾膜對上清液進行分離，收集濾過液，干燥后得到突光碳量子點。
6.根據權利要求5所述的熒光碳量子點的制備方法，其特征在于步驟b中所述的低溫等離子體反應器處理電壓為50 100V，電流為I 3A，處理時間為I 5min。
7.根據權利要求5所述的熒光碳量子點的制備方法，其特征在于步驟c中所述的溶劑為水、乙醇、三氯甲烷、二氯甲烷、四氫呋喃、正己烷、丙酮或N，N’ - 二甲基丙烯酰胺，溶劑用量使黑色固體產物的質量分數為O. 01 2g/L ;步驟c中所述的超聲處理是在IOOw功率超聲清洗儀中進行的，超聲頻率為40kHz，超聲時間為10 30min。
8.根據權利要求5所述的熒光碳量子點的制備方法，其特征在于步驟d中所述的離心速度為8000 12000rpm,離心時間為5 15min ;步驟d中所述的分離是采用I 30kDa 范圍內的截留分子量的超濾膜對上清液進行分離。
9.一種如權利要求1-4任一所述的突光碳量子點在噴墨打印中的應用。
10.根據權利要求9所述的熒光碳量子點在噴墨打印中的應用，其特征在于步驟如下將制備的熒光碳量子點水溶液與小分子醇類或者水溶性聚合物混合，磁力攪拌和超聲均勻后，置于噴墨打印機的墨盒中，打印機連接電腦，通過圖案信號刺激墨盒針頭的壓電電極，控制溶液的滴定，進而實現噴墨打印。
全文摘要
本發明公開了一種從雞蛋中提取的熒光碳量子點，這類碳量子點天然無毒，原料價廉，具有較強的熒光發射光譜，發光顏色隨激發波長可調，在多種溶劑中熒光效率較高，性能穩定。本發明的雞蛋中提取的熒光碳量子點是由以下方法制備而成a、利用蛋清分離器將新鮮的蛋清和蛋黃完全分離，使用前置于冰箱中冷藏；b、將分離后的蛋清或蛋黃置于玻璃皿中，利用低溫等離子體直接對其進行本體處理，得到黑色固體產物；c、將黑色固體產物分散于溶劑中，磁力攪拌后進行超聲處理，使樣品分散均勻；d、將所得的懸濁液離心除去沉淀，再用超濾膜對上清液進行分離，收集濾過液，干燥后得到熒光碳量子點。
文檔編號C01B31/02GK102583307SQ20121001347
公開日2012年7月18日 申請日期2012年1月17日 優先權日2012年1月17日
發明者王彩鳳, 王靜, 陳蘇 申請人:南京工業大學