一种固/液高荧光量子产率蓝光碳点材料的制备方法

本发明涉及碳点材料合成，更具体而言，涉及固/液高荧光量子产率蓝光碳点材料的制备方法及应用。

背景技术：

1、近年来，全球人口急剧增加，研究表明到2050年全球粮食产量需要翻倍。光合作用作为调控产量的关键因素，成为当前研究的重点之一，植物的生长依赖于吸收红光和蓝光的光合系统进行物质积累。然而，在太阳光谱中，红蓝光的比例却相当有限，仅占太阳光谱总量的10%以下。因此，迫切需要一种材料，能够将非红蓝区域的光转换为植物可吸收的红蓝光，而紫外光谱转换被认为是一种有效的方式。

2、对于植物的生长来说，植物产量的提高与光合作用的强度大小呈正相关。叶绿体对红、蓝光的利用程度是影响光合作用强弱的重要因素，因此提高叶绿体对蓝光(400 ~500nm)的接收，将极大提高叶绿体对光能利用率。

3、纳米蓝光碳点是能够将紫外线转化为蓝光的光收集材料，已经被证明能够显著解决植物因吸收光谱较窄而导致太阳光利用率低的问题，现有碳点制备方法大多为水热合成法，费时费力，利用碳量子点提高植物光合作用的方案往往侧重于碳量子点的液态荧光，不过多关注叶面的固态荧光对植物生长的促进作用，而且对于植物应用来说，仍迫切需要探索具有高荧光量子产率的强发射碳点。因此，通过简易、高效的合成方法合成固液高荧光量子产率的碳点是十分必要的。

技术实现思路

1、本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，为此，本发明的一个方面的目的在于，提供一种固/液高荧光量子产率蓝光碳点材料的制备方法，所述制备方法具体步骤如下：

2、取柠檬酸、脲氨基氰胺、三(羟甲基)氨基甲烷和水滑石超声分散于水中，将得到的溶液置于烧杯中，在微波下加热，反应结束后自然冷却，获得碳量子点固体；将获得的碳量子点固体产物过滤，用旋转蒸发仪去除多余水分，用无水乙醇溶液除去未反应的原料，最终获得粉状固/液高荧光量子产率蓝光碳点材料。

3、优选的，所述柠檬酸、脲氨基氰胺、三(羟甲基)氨基甲烷和水滑石摩尔量之比为1：0.1～10：0.1～10：0.1～10。

4、优选的，所述脲氨基氰胺为氰胺的衍生物。

5、优选的，所述氰胺的衍生物为二氨基氰胺、三氨基氰胺、脲氨基氰胺、氰胺缩醛或氨基甲基氰胺中的一种。

6、优选的，所述微波反应功率为350w～700w，反应时间为3min～10min。

7、优选的，所述过滤器用有机系0.22μm滤器。

8、本发明的另一个方面的目的在于，提供一种固/液高荧光量子产率蓝光碳点材料的应用，其特征在于：所述将固/液高荧光量子产率蓝光碳点材料在提高植物光合作用中的应用。

9、优选的，所述将固/液高荧光量子产率蓝光碳点材料均匀喷施在植物叶子上。

10、优选的，所述固/液高荧光量子产率蓝光碳点材料喷洒浓度为0.1～10g/l。

11、本发明所具有的有益效果如下：

12、本发明提供的方法利用固/液高荧光量子产率蓝光碳点材料提高了植物光合效率和生物量积累，进而提高了植株品质。本发明提供的利用固/液高荧光量子产率蓝光碳点材料处理，能够有效提高植物的净光合速率、鲜重、干重、根长、叶面积及可溶性糖含量，提高植物光合活性，促进植株生长；将固/液高荧光量子产率蓝光碳点材料施用于罗马生菜菜园，可提高罗马生菜叶28.9%的鲜重，11.68%的干重，7.62%的根长，28.03%的叶面积，12.72%的可溶性糖含量，7.7.%的净光速率以及27.87％的电子传输速率。且本发明提供的方法操作简便，绿色无污染。

13、本发明的附加方面和优点将在下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

技术特征：

1.一种固/液高荧光量子产率蓝光碳点材料的制备方法，其特征在于：所述制备方法具体步骤如下：

2.根据权利要求1所述的一种固/液高荧光量子产率蓝光碳点材料的制备方法，其特征在于：所述柠檬酸、脲氨基氰胺、三(羟甲基)氨基甲烷和水滑石摩尔量之比为1：0.1～10：0.1～10：0.1～10。

3.根据权利要求1所述的一种固/液高荧光量子产率蓝光碳点材料的制备方法，其特征在于：所述脲氨基氰胺为氰胺的衍生物。

4.根据权利要求3所述的一种固/液高荧光量子产率蓝光碳点材料的制备方法，其特征在于：所述氰胺的衍生物为二氨基氰胺、三氨基氰胺、脲氨基氰胺、氰胺缩醛或氨基甲基氰胺中的一种。

5.根据权利要求1所述的一种固/液高荧光量子产率蓝光碳点材料的制备方法，其特征在于：所述微波反应功率为350w～700w，反应时间为3min～10min。

6.根据权利要求1所述的一种固/液高荧光量子产率蓝光碳点材料的制备方法，其特征在于：所述过滤器用有机系0.22μm滤器。

7.根据权利要求1所述制备方法的一种固/液高荧光量子产率蓝光碳点材料的应用，其特征在于：所述将固/液高荧光量子产率蓝光碳点材料在提高植物光合作用中的应用。

8.根据权利要求7所述的一种固/液高荧光量子产率蓝光碳点材料的应用，其特征在于：所述将固/液高荧光量子产率蓝光碳点材料均匀喷施在植物叶子上。

9.根据权利要求8所述的一种固/液高荧光量子产率蓝光碳点材料的应用，其特征在于：所述固/液高荧光量子产率蓝光碳点材料喷洒浓度为0.1～10g/l。

技术总结
本发明涉及碳点材料合成技术领域，更具体而言，涉及固/液高荧光量子产率蓝光碳点材料的制备方法及应用。取柠檬酸、脲氨基氰胺、三(羟甲基)氨基甲烷和水滑石超声分散于水中，将得到的溶液置于烧杯中，在微波下加热，反应结束后自然冷却，获得碳量子点固体；将获得的碳量子点固体产物过滤，用旋转蒸发仪去除多余水分，用无水乙醇溶液除去未反应的原料，最终获得固/液高荧光量子产率蓝光碳点材料。本发明提供的利用固/液高荧光量子产率蓝光碳点材料处理，能够有效提高植物的净光合速率、鲜重、干重、根长、叶面积及可溶性糖含量，提高植物光合活性，促进植株生长。

技术研发人员：刘家磊,郭鹍鹏,赵世杰
受保护的技术使用者：中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/5/12