一种碳量子点薄膜的制备方法与流程

[0001]
本发明属于纳米材料制备领域，具体涉及一种碳量子点薄膜的制备方法。


背景技术：

[0002]
碳量子点作为一种生物相容性高的新型量子点材料，但是应用中大都以溶液的形式存在，进行检测分析且回收重复利用难。由于基材与碳量子点之间弱的相互作用以及基材的不透明性，严重影响了复合模的荧光稳定特性也限制了基材的重复使用。细菌纤维素是由细菌合成的高分子化合物，具有天然纳米三维网状结构。细菌纤维素具有很高弹性模量，吸水能力强，生物相容性强等特性。细菌纤维素发酵过程调节其厚度，从而控制其透明度。它是理想的载体。到目前为止，没有报道过利用发酵细菌纤维素和发酵液，通过高温水热反应，直接制备碳量子点薄膜。


技术实现要素：

[0003]
本发明的目的是克服现有技术的上述不足，提供一种柔性碳量子点薄膜的制备方法，该方法简单易行，成本低廉。
[0004]
本发明的碳量子点薄膜的制备方法，包括以下步骤：
[0005]
接种细菌纤维素产生菌于发酵培养基静置培养，得到细菌纤维素膜和发酵液，然后调ph到8-14，取出细菌纤维素膜移至反应釜中，加入去离子水，水热反应150-250℃反应30-240min，然后冷却至室温，将膜用去离子水洗涤后烘干，得到碳量子点薄膜。
[0006]
优选，所述的细菌纤维素产生菌是葡糖酸醋酸杆菌(gluconacetobacter sp.)gd-bc-1。
[0007]
优选，所述的发酵培养基：每升含有葡萄糖20g、蛋白胨5g、酵母膏5g、磷酸氢二钠2.7g和柠檬酸1.15g，余量为水，ph6.0。
[0008]
优选，所述的接种细菌纤维素产生菌于发酵培养基，是将葡糖酸醋酸杆菌(gluconacetobacter sp.)gd-bc-1种子液按5-10％v/v的接种量接入发酵培养基中。所述的葡糖酸醋酸杆菌(gluconacetobacter sp.)gd-bc-1种子液是从葡糖酸醋酸杆菌(gluconacetobacter sp.)gd-bc-1斜面取两环菌体接入发酵培养基中，28℃、100rpm、冲程为65mm振荡培养36h制备得到的。
[0009]
优选，所述的静置培养是28-32℃静置培养至细菌纤维素膜的厚度为0.1-5mm，然后停止培养。通过调整静置培养的时长并及时停止培养，从而可以对细菌纤维素膜的厚度进行调节，从而改变该材料的透光性和力学性能，以满足对不同性能的碳量子点薄膜的需要。
[0010]
优选，所述的调ph到8-14是加入氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液或氨水溶液调ph到8-14。
[0011]
优选，所述的水热反应是在烘箱进行高温水热反应或微波高温水热反应。
[0012]
优选，所述的烘干是于80℃条件下烘干。
[0013]
本发明还提供利用所述的制备方法制备得到的碳量子点薄膜。
[0014]
有益效果：
[0015]
本发明提供了一种柔性碳量子点薄膜的制备方法，该方法直接利用发酵液中的有机碳作为碳量子点的前体，利用发酵产物细菌纤维素作为柔性基底，也同时利用细菌纤维素分散碳量子点，有效防止团聚。
[0016]
本发明制备的碳量子点薄膜在紫外灯照射下，发出绿色的荧光。本发明方法操作简单，并且该薄膜具有良好的力学性能，有望应用于柔性检测器。
[0017]
本发明的细菌纤维素产生菌——葡糖酸醋酸杆菌(gluconacetobacter sp.)gd-bc-1，该菌株于2008年10月9日保藏于中国典型培养物保藏中心(cctcc)，保藏编号为：cctcc no：m208149。该菌株在专利号为：zl 200810218500.7，发明名称为“细菌纤维素产生菌及利用该菌株制备细菌纤维素的方法”的中国专利申请文件中也公开过。
具体实施方式
[0018]
以下实施例是对本发明的进一步说明，而不是对本发明的限制。
[0019]
以下实施例中的葡糖酸醋酸杆菌(gluconacetobacter sp.)gd-bc-1，其保藏于中国典型培养物保藏中心(cctcc)，保藏编号为：cctcc no：m208149，该菌株已公开于专利号为zl 200810218500.7，发明名称为：“细菌纤维素产生菌及利用该菌株制备细菌纤维素的方法”的专利中。
[0020]
实施例1
[0021]
(1)种子液制备：从葡糖酸醋酸杆菌(gluconacetobacter sp.)gd-bc-1斜面取两环菌体接入300ml三角瓶装有50ml的发酵培养基(发酵培养基每升配方组分如下：葡萄糖20g，蛋白胨5g，酵母膏5g，磷酸氢二钠2.7g，柠檬酸1.15g，溶剂为水，ph值为6.0；配制：将各成分混合溶于水，灭菌冷却，即得)中，28℃，100rpm，冲程为65mm振荡培养36h，制备得到种子液；
[0022]
(2)细菌纤维素的发酵：取10ml种子液加入300ml三角瓶装有100ml的发酵培养基中，28℃静置培养5天，得到细菌纤维素的湿膜厚度为5mm；
[0023]
(3)产物处理：将得到的细菌纤维素和发酵液用10％氨水调ph值至10。取出细菌纤维素膜，放入微波反应釜中加入500ml去离子水。微波水热反应150℃反应240分钟，反应后，冷却至室温，用去离子水洗涤薄膜。80℃烘干干燥后，得到碳量子点薄膜。
[0024]
经测定，该碳量子点薄膜，激发波长346nm，发射波长433nm。该碳量子点的平均粒径为60.5nm。通过紫外-可见光波长扫描，该薄膜在波长800-400nm的吸收度在0.2111-1.0646之间。对该薄膜进行物理机械性能测试，该薄膜的断裂强度为9.19mpa。
[0025]
实施例2
[0026]
(1)种子液制备：从葡糖酸醋酸杆菌(gluconacetobacter sp.)gd-bc-1斜面取两环菌体接入300ml三角瓶装有50ml的发酵培养基(发酵培养基每升配方组分如下：葡萄糖20g，蛋白胨5g，酵母膏5g，磷酸氢二钠2.7g，柠檬酸1.15g，溶剂为水，ph值为6.0；配制：将各成分混合溶于水，灭菌冷却，即得)中，28℃，100rpm，冲程为65mm振荡培养36h，制备得到种子液；
[0027]
(2)细菌纤维素的发酵：取10ml种子液加入300ml三角瓶装有100ml的发酵培养基
中，28℃静置培养5天，得到细菌纤维素的湿膜厚度为3mm；
[0028]
(3)产物处理：将得到的细菌纤维素和发酵液用10％氢氧化钾调ph值至8。取出细菌纤维素膜，放入高温反应釜中加入50ml去离子水。将高温反应釜放入250℃烘箱中，水热反应反应120分钟。反应后，冷却至室温，用去离子水洗涤薄膜。80℃烘干干燥后，得到碳量子点薄膜。
[0029]
经测定，该碳量子点薄膜，激发波长340nm，发射波长428nm。该碳量子点的平均粒径为78.4nm。通过紫外-可见光波长扫描，该薄膜在波长800-400nm的吸收度在0.2842-0.8997之间。
[0030]
实施例3
[0031]
(1)种子液制备：从葡糖酸醋酸杆菌(gluconacetobacter sp.)gd-bc-1斜面取两环菌体接入300ml三角瓶装有50ml的发酵培养基(发酵培养基每升配方组分如下：葡萄糖20g，蛋白胨5g，酵母膏5g，磷酸氢二钠2.7g，柠檬酸1.15g，溶剂为水，ph值为6.0；配制：将各成分混合溶于水，灭菌冷却，即得)中，28℃，100rpm，冲程为65mm振荡培养36h，制备得到种子液；
[0032]
(2)细菌纤维素的发酵：取1ml种子液加入50ml三角瓶装有20ml的发酵培养基中，32℃静置培养5天，得到细菌纤维素的湿膜厚度为2mm；
[0033]
(3)产物处理：将得到的细菌纤维素和发酵液用质量分数10％氢氧化钠溶液调ph值至14。取出细菌纤维素膜，放入微波反应釜中加入10ml去离子水。微波水热反应200℃反应30分钟，反应后，冷却至室温，用去离子水洗涤薄膜。80℃烘干干燥后，得到碳量子点薄膜。
[0034]
经测定，该碳量子点薄膜，激发波长338nm，发射波长423nm。该碳量子点的平均粒径为319nm。

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