技术摘要：
本发明公开了一种生物基碳点及其制备方法和应用，将1~3份天然多糖、2~6份磺酸功能化离子液体和3~9份聚乙二醇在水中混合均匀，于160~240℃下水热反应6~18小时，经纯化、冷冻干燥后得生物基碳点。将天然多糖转化为高附加值碳点，在磺酸功能化离子液体与聚乙二醇协同作用  全部
背景技术：
碳点作为一种优良的新型荧光碳纳米材料，由于具有高导电性、大比表面积，良好 的生物相容性、低毒性、寿命长等优点，而受到人们广泛关注。目前合成碳点的方法有消解 大体积碳源的“自上而下法”和热解有机分子和聚合物的“自下而上法”。“自下而上法”中小 分子前驱体通过可控热解或者微波辅助等方法，经过化学反应生成CDs；“自上而下法”借助 物理或化学方法，从大尺寸碳结构(石墨烯、碳纳米管等)上切割或刻蚀下来小尺寸量子点， 包括激光剥离、电弧放电、水热法和电化学氧化法等。但是，以石墨烯为基础的前体非常昂 贵，如果用块状石墨制备，则需要几天时间并产生大量有毒化学物质，此外，高压-高温下采 用强酸处理才能将石墨烯强有序的结构分解成小尺寸的CDs，且需要严格的后处理工艺，过 程复杂。天然多糖是一种绿色、自然、廉价、可持续和可再生的碳源，可用于大规模生产CDs。 离子液体(ILs)不仅是一种可溶解天然多糖的“绿色溶剂”，且大多数ILs具有含氮的阳离子 或无机含异质原子的阴离子，使其成为用于制备光致发光掺杂CDs的理想分子前驱体。但 是，离子液体价格昂贵，单独使用制备碳点成本较高。 作为一种新型的碳纳米材料，与传统的半导体量子点相比，碳点所具备的独特优 势使其在化学传感器、生物传感器、生物成像、纳米医学等领域已有广泛的应用。而且碳点 作为电子供体和受体可诱导化学发光和电化学发光，使其也可以应用于光电子学、催化和 超级电容器等领域。 综上所述，研发一种成本低、制备方法简单且应用价值高的生物基碳点具有重要 意义。
技术实现要素：
针对现有技术中制备碳点的碳源和前驱体价格昂贵、成本高及制备工艺复杂的问 题，本发明提供了一种生物基碳点及其制备方法和应用，将天然多糖转化为高附加值碳点， 在磺酸功能化离子液体与聚乙二醇协同作用下，采用一步水热法合成的碳点荧光量子产率 高、发光强度强、稳定性好，具有在近红外区响应的上转换发光性质，可选择性检测Cr(VI) 离子。 本发明通过以下技术方案实现： 一种生物基碳点，通过以下方法制备得到：将1~3份天然多糖、2~6份磺酸功能化离子液 体和3~9份聚乙二醇在水中混合均匀，于160~240℃下反应6~18小时，经纯化、冷冻干燥后得 生物基碳点； 所述的份数为重量份。 优选地，所述的天然多糖为纤维素、木质素、甲壳素、壳聚糖、淀粉、卡拉胶及其衍 3 CN 111591974 A 说　明　书 2/5 页 生物中的一种以上。 优选地，所述的聚乙二醇的分子量为400~2000。 本发明中，所述的生物基碳点的制备方法为，将1~3份天然多糖、2~6份磺酸功能化 离子液体和3~9份聚乙二醇在水中混合均匀，于160~240℃下反应6~18小时，经纯化、冷冻干 燥后得生物基碳点。 优选地，所述的反应温度为200℃，反应时间为12小时。 优选地，所述的纯化方法为离心洗涤沉淀3~4次，收集上清液，经微孔滤膜过滤后， 转移至透析袋中透析。 优选地，所述的离心条件为：转速10000~15000rpm，时间5min；所述的透析条件为： 透析袋截留分子量500，透析72h。 优选地，所述的磺酸功能化离子液体的制备方法为：将1-甲基咪唑逐滴加入等摩 尔的1,  3-丙磺酸内酯的丙酮溶液中，室温下搅拌3  h，得到的固体经丙酮洗涤、过滤后，置 于烘箱中干燥5  h；缓慢加入等摩尔的浓硫酸，于80  °C下搅拌6  h，得到黏性液体，采用乙酸 乙酯对其洗涤3次后，置于烘箱中去除挥发组分，即得到磺酸功能化的离子液体。 本发明所述的生物基碳点的应用，应用于选择性检测Cr(VI)离子，将所制备的碳 点应用于Cr(VI)的检测，具有较高的灵敏度和选择性。 本发明针对离子液体价格昂贵，单独使用制备碳点成本较高。研究发现，将离子液 体磺酸功能化，可进一步引入硫原子，氮、硫元素掺杂可用于制备高光致发光的CDs。此外， 引入聚乙二醇可以增加CDs的表面缺陷和官能团，使其具有明亮、稳定的发光性能和良好的 水分散性能。 本发明旨在提供一种廉价高效的方法，将天然多糖转化为高附加值碳点，即对天 然多糖进行水热反应，利用磺酸功能化离子液体和聚乙二醇分别对碳点进行氮、硫元素掺 杂和表面基团封端，使合成的碳点荧光量子产率高、荧光强度强且稳定性好，具有在近红外 区响应的上转换发光性质，可应用于重金属离子检测等领域。 有益效果 （1）本发明提供了一种可以将低值的天然多糖转化为高附加值的碳点的技术； （2）本发明制备的碳点在磺酸功能化离子液体与聚乙二醇协同作用下，采用一步水热 法合成的碳点荧光量子产率高、发光强度强、稳定性好，具有在近红外区响应的上转换发光 性质，可选择性检测Cr(VI)离子，且在多色生物成像等领域具有应用潜力。 附图说明 图1：a：实施例1制备的纤维素基碳点在不同激发波长下的荧光发射光谱图；b：实 施例2制备的甲壳素基碳点在不同激发波长下的荧光发射光谱；c：实施例3制备的壳聚糖基 碳点在不同激发波长下的荧光发射光谱图；d:  纤维素基碳点紫外吸收光谱以及最大激发 光谱（Ex）和发射光谱（Em）； 图2：CD-IPM、CD-IP、CD-PM、CD-IM和CD-H的荧光强度对比图（激发波长为（397  nm），发 射波长为（455  nm） 图3：a为CD-IPM在不同pH条件下的荧光强度图，b为不同离子强度下的荧光强度图； 图4为实施例1制备的CD-IPM碳点X射线光电子能谱表征； 4 CN 111591974 A 说　明　书 3/5 页 图5为碳点CD-IPM的透射电镜图和粒径分布直方图； 图6为实施例1制备的碳点与不同浓度Cr(VI)混合溶液的荧光光谱图(a)； 图7为不同离子对碳点（CD-IPM）荧光强度的影响（F0、F分别表示加入不同离子前后碳 点的荧光强度）。