(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211256648.6 (22)申请日 2022.10.14 (71)申请人 山西大学 地址 030006 山西省太原市小店区坞城路 92号 (72)发明人 石利红　颜丽茹　 (74)专利代理 机构 山西五维专利事务所(有限 公司) 1410 5 专利代理师 张福增 (51)Int.Cl. C01B 32/15(2017.01) B82Y 40/00(2011.01) C09K 11/65(2006.01) G01N 21/25(2006.01) G01N 21/64(2006.01)G01N 21/80(2006.01) (54)发明名称 一种比率型红色荧光碳点及其制备方法和 应用 (57)摘要 本发明提供了一种比率型红色荧光碳点及 其制备方法和应用， 属于荧光纳米材料领域。 制 备步骤： 将茜素红和对苯二胺溶于二次水中进行 水热反应； 得到的产物离心、 透析除去杂质， 得到 比率型红色荧光碳点溶液， 冷冻干燥后得到比率 型红色荧光碳点。 本发明工艺简单， 且该碳点发 光性能优良、 水溶性高、 细胞毒 性低。 该碳点可作 为比率荧光/比色双模式传感器用于水溶液中高 选择、 高灵敏地检测Ni2+、 EDTA和pH， 以及作为比 率荧光传感器用于活细胞中和纸基传感条上检 测Ni2+、 EDTA和pH。 此外， 集成比率型红色荧光碳 点纸基传感条、 3D打印光学附件和装有颜色识别 软件的智能手机可构建掌上传感平台， 对Ni2+、 EDTA和pH进行实时、 现场可视化快速 定量检测。 权利要求书1页 说明书6页 附图9页 CN 115490224 A 2022.12.20 CN 115490224 A 1.一种比率型红色荧 光碳点的制备 方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： (1)按质量比1:9.5～10.5:3 50～850将茜素红和对苯二胺加入二次水中， 制得混合液； (2)将步骤(1)得到的混合液转移到水 热反应釜中， 进行 水热反应； (3)将步骤(2)得到的产物离心除去不溶物， 用透析袋透析除去杂质， 得到比率型红色 荧光碳点溶液； (4)将步骤(3)得到的比率型红色荧光碳点溶液冷冻干燥后得到目标比率型红色荧光 碳点。 2.如权利要求1所述的一种比率型红色荧光碳点的制备方法， 其特征在于， 所述步骤 (1)中茜素红、 对苯二胺和二次水的质量比为1:10:40 0～800。 3.如权利要求1所述的一种比率型红色荧光碳点的制备方法， 其特征在于， 所述步骤 (2)中水热反应的温度为180～ 220℃， 时间为2 ～6h。 4.如权利要求1所述的一种比率型红色荧光碳点的制备方法， 其特征在于， 所述步骤 (3)中的透析 是用截留分子量 为500～1000Da的透析袋透析24h 。 5.如权利要求1 ‑4任一所述方法制备的比率型红色荧 光碳点。 6.如权利要求5所述的比率型红色荧光碳点在水溶液中比率荧光检测Ni2+、 EDTA和p H中 的应用。 7.如权利要求5所述的比率型红色荧光碳点在水溶液中比色检测Ni2+、 EDTA和p H中的应 用。 8.如权利要求5 所述的比率型红色荧光碳点作为比率荧光探针在制备活细胞中检测Ni2 +、 EDTA和pH的试剂中的应用。 9.如权利要求5所述的比率型红色荧光碳点制成纸基传感条用于掌上传感平台快速定 量检测Ni2+、 EDTA和pH 。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115490224 A 2一种比率型红色荧光碳点 及其制备方 法和应用 技术领域 [0001]本发明涉及荧光纳米材料， 具体涉及一种比率型红色荧光碳点及其制 备方法， 以 及该碳点用于水 溶液中、 活细胞中N i2+、 EDTA和pH检测。 背景技术 [0002]碳点是一种粒径小于 10nm且具有优良荧光性能的新型零维碳纳米材料， 自2004年 在制备单壁碳纳米管时被意外发现以来受到了广泛的关注(J.Am.Chem.Soc.,2004,126, 12736‑12737)。 碳点具有原料丰富、 合成方法简单、 光稳定性好、 水溶性高、 生物相容性好、 低毒性等优点， 在化学/生物传感、 生物成像、 药物传递、 医学诊断、 指纹检测和荧光墨水等 领域具有广阔的应用前 景。 [0003]与单波长荧光强度探针相比， 比率荧光探针是基于检测两个分辨良好的发射峰的 荧光强度比值的检测方法， 可以提高检测的精确度和 准确度， 在一定程度上解决了单波长 荧光强度探针所存在的易受到光源强度波动、 仪器灵敏度、 探针分布不均匀 等多种因素影 响的问题。 然而， 大多 数合成的碳点基比率荧光探针在紫外光激发下发射蓝 色荧光。 在生物 相关领域， 蓝色荧光碳点作为光学传感器并不具有吸引力， 这是 由于生物的自体荧光一般 为蓝色， 会对检测造成干扰； 另外， 紫外光激发会对生物体造成损伤。 因此， 开 发具有比率型 长波长发射的碳 点基荧光探针具有重要的意 义。 [0004]比色传感器是一种以颜色变化为检测 分析基础， 通过裸眼识别,进而对待测目标 物进行定量检测的传感器。 以人眼为检测器的比色法虽然无需额外的检测装置， 但目视比 色测定的误差大。 [0005]基于比率探针溶液制备的荧光试纸、 3D打印光学附件和装有颜色识别软件的智能 手机装置构建的掌上传感平台， 避免了大型仪器的使用以及 复杂耗时的样品前处理过程， 同时为野外或者资源受限的贫困地区进行原位实时、 快速可视化定量检测提供了新的策 略。 因此， 发展一种快速便捷、 实时原位且经济实用的检测方法具有巨大的应用价值和前 景。 发明内容 [0006]本发明目的在于提供一种比率型红色荧光碳点及 其制备方法， 该方法原料方便易 得、 制备条件要求低， 制得的比率型红色荧光碳点的发光性能优良、 水溶性高、 细胞毒性低 和生物相容性好， 可用于水溶液和活细胞中Ni2+、 EDTA和pH传感， 以及制成纸基传感条用于 掌上传感平台快速 定量检测N i2+、 EDTA和pH 。 [0007]为实现上述目的， 本发明提供的技 术方案为： [0008]一种比率型红色荧 光碳点的制备 方法， 包括如下步骤： [0009](1)按质量比1:9.5～10.5:350～850将茜素红和对苯二胺加入二次水中， 制得混 合液； [0010](2)将步骤(1)得到的混合液转移到水 热反应釜中， 进行 水热反应；说　明　书 1/6 页 3 CN 115490224 A 3