一种利用废弃培养基制备碳量子点的方法及其在Fe3+线性检测中的应用

技术领域

本发明涉及纳米材料技术领域和废物利用、污染物处置，具体涉及一种利用废弃培养基制备碳量子点的方法及其在Fe

背景技术

碳量子点(carbon quantum dots，CDs)作为一种十分重要的荧光碳纳米材料，也称为碳点、碳纳米点，是一种单分散的，几何形状近乎准球型的新兴的碳基零维材料。其尺寸较小，一般都在10nm以下,相较金属量子点材料而言，碳量子点的生物相容性高，细胞毒性低，材料来源十分广泛，但是光学性能仍然保持优异，自从在2004年被Xu等人首次发现制备单壁碳纳米管方法后，碳量子点在生物学和医学领域展开了非常广阔的应用前景，如在生物成像和生物大分子检测，近年来在食品的检测和分析领域中也逐渐被研究。

碳量子点的合成方法一般可分为自上而下合成法和自下而上合成法，其中自上而下合成法为基于自较大的碳骨架上剥落下纳米碳颗粒的合成方法，但却因为难以彻底粉碎碳骨架而导致产率极低，故本实验采用自下而上的方法制备量子点，常用方法有燃烧法、水热法、微波法和超声波法，其中一步水热制备碳量子点由于操作简便，得到量子点粒径较均一，被广泛运用。目前还未见采用废弃培养基作为碳源制备碳量子点的报道。

发明内容

针对现有技术中制备碳量子点的碳源和前驱体价格昂贵、成本较高及制备工艺复杂的问题，本发明提供了一种生物基碳量子点的制备方法和应用，由于废弃培养基富含碳、氮源，主要成分为蛋白胨及酵母提取物，适合制备生物相容性好的碳量子。

本发明通过以下技术方案予以实现：

本发明提供了一种利用废弃培养基制备碳量子点的方法，包括以下步骤：

①将收集到的废弃LB液体培养基经高压蒸汽灭菌锅灭菌；

②将溶液在转速为7500rpm下离心10分钟，除去菌体，吸取上清于180℃下水热反应5小时；

③将水热反应后的碳量子点溶液使用0.22μm滤膜过滤；然后对碳量子点进行透析，透析袋截留分子量3500Da，透析48小时；再进行冷冻干燥；最后加超纯水分散，得到1mg/mL的碳量子点分散液，于4℃保存。

本发明中的废弃培养基为接种后液体LB培养基不稀释的原液。

采用本发明上述方法制备的碳量子点在溶液pH＝5时荧光强度最高；碳量子点的最佳发射波长为442nm、最佳激发波长为376nm；碳量子点在可见光下为浅黄色，在紫外光照射下发出蓝色荧光。

本发明还包括上述方法制备的碳量子点在Fe

与现有技术相比，本发明有益效果包括：

(1)本发明将废弃的培养基采用一步水热法合成荧光量子产率高、发光强度强、稳定性好、生物相容性好、高附加值碳量子点。

(2)本发明废弃的培养基以作为原料，其主要成分为蛋白胨及酵母提取物，富含碳、氮源，使得碳量子点的碳源和前驱体的成本降低，同时制备工艺简单。

(3)本发明制备的生物基碳量子点应用于Fe

附图说明

图1为本发明制备的碳量子点的紫外可见吸收光谱、荧光光谱图。

图2为本发明中以不同浓度的培养基作为原料合成的碳量子点的荧光光谱图。

图3为本发明中不同pH对碳量子点荧光强度的影响。

图4为本发明中不同Fe

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作进一步地说明。本发明不局限于下列具体实施方式，本领域一般技术人员根据本发明公开的内容，可以采用其他多种具体实施方式实施本发明的，或者凡是采用本发明的设计结构和思路，做简单变化或更改的，都落入本发明的保护范围。

本发明的具体实施例如下所示包括三部分：由废弃培养基为原料制备碳量子点、对碳量子点表征研究其微观结构及荧光性能，并对其在Fe

实施例1：利用废弃培养基制备碳量子点

以实验室接种过的废弃液体LB培养基为原材料，将培养基预先经过高压蒸汽灭菌使菌灭活，再通过离心机7500rpm离心10分钟得到菌体去除的培养基余液，稀释一定浓度后，于180℃下水热反应5小时，将水热反应后的碳量子点溶液使用0.22μm滤膜过滤后，对碳量子点进行透析两天，冷冻干燥；加超纯水分散，得到1mg/mL的碳量子点分散液。

实施例2：废弃培养基制备的碳量子点的表征

使用多功能酶标仪测量实施例1制备的碳量子点的光谱性能，如图1所示，碳量子点的最大激发波长为376nm，最大发射波长为442nm；碳量子点在可见光下为浅黄色，紫外光照射下发出蓝色荧光；碳量子点最大发射波长不随激光波长的增加而变化，即无激发依赖性。

将碳量子点稀释2、4、8、10倍后，设置激发波长为376nm，检测442nm处的荧光值，与未稀释的绘制荧光光谱图(图2)。

使用0.2M的HCl溶液或NaOH溶液调节碳量子点溶液的pH值分别为3、4、5、6、7、8、9、10，并使用多功能酶标仪测量其荧光强度，pH＝5时荧光强度最高(图3)。

实施例3：采用废弃培养基制备的碳量子点检测Fe

在实施例1制备的50μL碳量子点分散液中，加入50μL不同浓度(0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.75、1mmol/L)的Fe

结果如图4所示，碳量子点的荧光强度随Fe

以上所述仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形、改进及替代，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。