本發(fā)明涉及材料科學技術領域，具體是一種摻氮碳量子點及其制備方法及應用。

背景技術：

量子點材料是一種準零維的納米材料，通常是指半徑小于激子玻爾半徑的半導體納米晶體，具有顯著的量子限域效應。傳統(tǒng)的量子點指半導體量子點，由稀土元素II-VI和III-V族元素組成(如CdS、PbS、CdSe、InAs、InP等)。此類量子點毒性大、制備成本高且環(huán)境污染嚴重，限制了其廣泛應用。2004年美國拉羅萊納州大學WalterA.Scrivens教授在制備單壁碳納米管時意外發(fā)現(xiàn)了一種碳納米顆粒熒光材料，即它在光照或者特定波長光波激發(fā)下可以發(fā)出明亮的光。2006年Sun等人用激光刻蝕法在實驗室成功制備出碳納米顆粒，并正式命名為“碳量子點”(Carbonquantumdots，簡稱CQDs)，逐漸成為光致發(fā)光領域的研究熱點。碳量子點作為碳材料家族(碳納米管，金剛石，石墨烯等)中的“最小成員”，具有以下特點：其粒徑一般小于10nm、同時具備下轉化和上轉化發(fā)光性能、光穩(wěn)定性極好、無光漂白和光閃爍、易于表面功能化、生物相容性好等優(yōu)異特性，有望成為傳統(tǒng)半導體量子點的替代物。目前制備碳量子點的方法很多，如激光刻蝕法、電化學電、電弧放電法、微波法等，但這些方法無論是從原料上還是制備流程上都很復雜，操作麻煩，原料及設備昂貴，工藝繁瑣，產(chǎn)率低，且量子產(chǎn)率極低(<10％)，往往需進一步的后處理才能得到熒光產(chǎn)額高發(fā)光性能好的碳量子點，這也極大的限制了碳量子點的大規(guī)模制備和廣泛應用。因此，如何選用廉價易得的原材料，通過一步反應制備出高量子產(chǎn)率和優(yōu)異光致發(fā)光特性的碳量子點，已成為這個領域的重大挑戰(zhàn)。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種摻氮碳量子點及其制備方法及應用，以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案：

一種摻氮碳量子點，按照重量份的原料為：有機酸25-30份、有機胺15-30份、檸檬酸鈉8-16份、酒石酸鉀4-10份。

作為本發(fā)明進一步的方案：所述摻氮碳量子點，按照重量份的原料為：有機酸26-29份、有機胺23-26份、檸檬酸鈉11-15份、酒石酸鉀5-9份。

作為本發(fā)明進一步的方案：所述摻氮碳量子點，按照重量份的原料為：有機酸28份、有機胺24份、檸檬酸鈉13份、酒石酸鉀7份。

作為本發(fā)明進一步的方案：所述有機酸為乳酸、琥珀酸或枸櫞酸中的任意一種。

作為本發(fā)明進一步的方案：所述有機胺為二乙醇胺、三乙烯二胺、3-甲氧基苯胺或鄰溴苯胺中的任意一種。

一種摻氮碳量子點的制備方法，具體步驟為：

按計量比將有機酸和有機胺加熱混合，加熱溫度為120℃-140℃，得到摻氮的碳量子點水分散液，隨后添加檸檬酸鈉和酒石酸鉀，置于反應釜中反應，壓力為20MPa-40MPa，加壓反應后進行萃取及冷凍真空干燥，即得。

作為本發(fā)明進一步的方案：具體步驟中加熱溫度為130℃。

作為本發(fā)明進一步的方案：具體步驟中壓力為30MPa。

所述的摻氮碳量子點在熒光探針中的應用。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是：

與現(xiàn)存的其他摻氮碳量子點制備方法相比，本發(fā)明所述方法原料來源廣泛且價格低廉，對環(huán)境友好，操作簡便，無需后處理，使大規(guī)模制備和廣泛應用成為可能。此外，該法所制摻氮碳量子點表面氨基、羧基和羥基等功能基團的存在使得對碳量子點表面的進一步修飾可方便地進行，如生物分子的共價耦聯(lián)等，從而拓展該法制備的碳量子點更多的用途，如作為熒光探針用于生物醫(yī)學相關研究和檢測等。

具體實施方式

下面將結合本發(fā)明實施例，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

實施例1

一種摻氮碳量子點，按照重量份的原料為：有機酸25份、有機胺15份、檸檬酸鈉8份、酒石酸鉀4份；所述有機酸為乳酸；所述有機胺為二乙醇胺。

一種摻氮碳量子點的制備方法，具體步驟為：

按計量比將有機酸和有機胺加熱混合，加熱溫度為120℃，得到摻氮的碳量子點水分散液，隨后添加檸檬酸鈉和酒石酸鉀，置于反應釜中反應，壓力為20MPa，加壓反應后進行萃取及冷凍真空干燥，即得。

實施例2

一種摻氮碳量子點，按照重量份的原料為：有機酸26份、有機胺23份、檸檬酸鈉11份、酒石酸鉀5份；所述有機酸為琥珀酸；所述有機胺為三乙烯二胺。

一種摻氮碳量子點的制備方法，具體步驟為：

按計量比將有機酸和有機胺加熱混合，加熱溫度為120℃，得到摻氮的碳量子點水分散液，隨后添加檸檬酸鈉和酒石酸鉀，置于反應釜中反應，壓力為20MPa，加壓反應后進行萃取及冷凍真空干燥，即得。

實施例3

一種摻氮碳量子點，按照重量份的原料為：有機酸28份、有機胺24份、檸檬酸鈉13份、酒石酸鉀7份；所述有機酸為枸櫞酸；所述有機胺為3-甲氧基苯胺。

一種摻氮碳量子點的制備方法，具體步驟為：

按計量比將有機酸和有機胺加熱混合，加熱溫度為130℃，得到摻氮的碳量子點水分散液，隨后添加檸檬酸鈉和酒石酸鉀，置于反應釜中反應，壓力為30MPa，加壓反應后進行萃取及冷凍真空干燥，即得。

實施例4

一種摻氮碳量子點，按照重量份的原料為：有機酸29份、有機胺26份、檸檬酸鈉15份、酒石酸鉀9份；所述有機酸為琥珀酸；所述有機胺為鄰溴苯胺。

一種摻氮碳量子點的制備方法，具體步驟為：

按計量比將有機酸和有機胺加熱混合，加熱溫度為140℃，得到摻氮的碳量子點水分散液，隨后添加檸檬酸鈉和酒石酸鉀，置于反應釜中反應，壓力為40MPa，加壓反應后進行萃取及冷凍真空干燥，即得。

實施例5

一種摻氮碳量子點，按照重量份的原料為：有機酸30份、有機胺30份、檸檬酸鈉16份、酒石酸鉀10份；所述有機酸為乳酸；所述有機胺為二乙醇胺。

一種摻氮碳量子點的制備方法，具體步驟為：

按計量比將有機酸和有機胺加熱混合，加熱溫度為140℃，得到摻氮的碳量子點水分散液，隨后添加檸檬酸鈉和酒石酸鉀，置于反應釜中反應，壓力為40MPa，加壓反應后進行萃取及冷凍真空干燥，即得。

實施例6

一種摻氮碳量子點在熒光探針中的應用：

將摻氮碳量子點與探針進行結合，即得。

此外，應當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但并非每個實施方式僅包含一個獨立的技術方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領域技術人員應當將說明書作為一個整體，各實施例中的技術方案也可以經(jīng)適當組合，形成本領域技術人員可以理解的其他實施方式。