一种不同形貌发光碳酸钙的制备方法及应用与流程

1.本发明属于材料技术和生物医学工程领域，尤其涉及一种不同形貌发光碳酸钙的制备方法及应用。


背景技术：

2.co2矿化模仿了自然界中co2的矿物吸收过程，即利用 co2提供的碳源与含有碱性的矿石反应，生成永久、更为稳定的碳酸盐(如caco3)过程。
3.碳酸钙作为一种附加值很高的专用功能型无机材料，已被广泛应用到橡胶、塑料、涂料、造纸、食品、生物、医药等众多领域。不同微观形貌的碳酸钙产品的性能和应用领域各异，如球形碳酸钙适宜作为药物载体、立方状碳酸钙对塑料应用效果更好。特殊形貌和性能的纳微尺度碳酸钙产品将是未来发展的方向之一。为了获得不同形貌的碳酸钙产品必将使用晶体调控剂。现在使用的大量调控剂都是有机合成的添加剂，这一类添加剂在调控过程中必将对环境造成二次污染同时由这一类添加剂生产的碳酸钙产品中必将还有一定微量的添加剂这将影响碳酸钙生物安全性。
4.近年来，氨基酸量子点作为碳基光致发光纳米材料中最重要的组成部分之一而受到了广泛的关注。氨基酸量子点由于其优异的光稳定性高、易于合成和功能化、生物相容性好和成分可调等光电特性，被广泛应用于纳米探针、光电子器件、催化和生物医学等多个领域。因而开发一种既环保又确保生物安全性的利用氨基酸量子点调控的不同形貌的发光碳酸钙的高效制备方法，不仅对于我国co2利用技术的发展具有非常重要的实际意义，同时利用氨基酸量子点调控的不同形貌的发光碳酸钙也有很大的应用前景，特别是在细胞成像领域应用前景广阔。


技术实现要素：

5.为了解决上述问题，本发明公开了一种不同形貌发光碳酸钙的制备方法。
6.本发明采用以下技术方案：
7.一种不同形貌发光碳酸钙的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
8.s1、将ca(oh)2固体配制成ca(oh)2溶液，加入氨基酸量子点并混合于反应器中，连续转动搅拌均匀成混合液；
9.s2、向所述混合液中通入co2进行碳化反应，碳化反应结束后得到反应液；
10.s3、将所述反应液过滤得到固体粉末，洗涤处理所述固体粉末，于45～120℃下真空干燥，得到不同形貌发光caco3，所述不同形貌发光caco3包括球形发光caco3和无定型发光caco3两种。
11.进一步地，s1中所述氨基酸量子点为半胱氨酸与柠檬酸或柠檬酸钠制备而成，所述氨基酸量子点的加入量为0.1～1.2g/ml。
12.进一步地，s1中所述ca(oh)2溶液浓度为0.001～0.05mol/l。
13.进一步地，s1中所述连续转动的转速为100～2000r/min。
14.进一步地，s2中所述co2浓度为80％～99.999％，co2的通入速度为40-80ml/min。
15.进一步地，s2中所述碳化反应时间为1min～20min。
16.进一步地，s2中所述碳化反应温度为20℃～60℃。
17.进一步地，所述氨基酸量子点的加入量≥0.1g/ml，＜0.6g/ml 时，制备得到的所述不同形貌发光caco3为球形发光caco3，所述氨基酸量子点的加入量≥0.6g/ml，≤1.2g/ml时，制备得到的所述不同形貌发光caco3为无定型发光caco3。
18.一种不同形貌发光碳酸钙的应用，所述不同形貌发光碳酸钙采用上述任一项所述的制备方法获得，所述不同形貌发光碳酸钙应用于细胞成像。
19.与现有技术相比，本发明利用氨基酸量子点调控制备得到的不同形貌发光碳酸钙材料具有以下优点：
20.(1)利用温室气体co2提供碳源，符合绿色发展的要求，为碳减排提供新的思路；
21.(2)氨基酸量子点的参与不仅可以实现碳酸钙形貌的调控还可以使获得的碳酸钙具有发光能力；
22.(3)由于氨基酸量子点的低毒性使合成的碳酸钙材料也具有较低的毒性，具有更好的生物安全性，可以很好的应用的细胞成像领域，极大的拓展了其应用领域和范围，应用前景广阔。
附图说明
23.图1一种不同形貌发光碳酸钙的制备方法及应用中球形caco3的扫描电镜图片；
24.图2一种不同形貌发光碳酸钙的制备方法及应用中球形caco3的共聚焦发光图片；
25.图3一种不同形貌发光碳酸钙的制备方法及应用中无定型 caco3的扫描电镜图片；
26.图4一种不同形貌发光碳酸钙的制备方法及应用中无定型 caco3的共聚焦发光图片；
27.图5一种不同形貌发光碳酸钙的制备方法及应用中不同形貌发光caco3的细胞毒性图片；
28.图6一种不同形貌发光碳酸钙的制备方法及应用中不同形貌发光caco3应用到细胞成像的细胞共聚焦图片。
具体实施方式
29.一种不同形貌发光碳酸钙的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
30.s1、将ca(oh)2固体配制成ca(oh)2溶液，加入氨基酸量子点并混合于反应器中，连续转动搅拌均匀成混合液；
31.s2、向所述混合液中通入co2进行碳化反应，碳化反应结束后得到反应液；
32.s3、将所述反应液过滤得到固体粉末，洗涤处理所述固体粉末，于45～120℃下真空干燥，得到不同形貌发光caco3，所述不同形貌发光caco3包括球形发光caco3和无定型发光caco3两种。
33.进一步地，s1中所述氨基酸量子点为半胱氨酸与柠檬酸或柠檬酸钠制备而成，所述氨基酸量子点的加入量为0.1～1.2g/ml。
34.进一步地，s1中所述ca(oh)2溶液浓度为0.001～0.05mol/l。
35.进一步地，s1中所述连续转动的转速为100～2000r/min。
36.进一步地，s2中所述co2浓度为80％～99.999％，co2的通入速度为40-80ml/min。
37.进一步地，s2中所述碳化反应时间为1min～20min。
38.进一步地，s2中所述碳化反应温度为20℃～60℃。
39.进一步地，所述氨基酸量子点的加入量≥0.1g/ml，＜0.6g/ml 时，制备得到的所述不同形貌发光caco3为球形发光caco3，所述氨基酸量子点的加入量≥0.6g/ml，≤1.2g/ml时，制备得到的所述不同形貌发光caco3为无定型发光caco3。
40.一种不同形貌发光碳酸钙的应用，所述不同形貌发光碳酸钙采用上述任一项所述的制备方法获得，所述不同形貌发光碳酸钙应用于细胞成像。
41.实施例1
42.氨基酸量子点(acd)的制备方法：氨基酸量子点的合成利用微波法制备而成，0.1g半胱氨酸和0.1g柠檬酸溶解于10ml的蒸馏水中，然后溶液在家用微波炉(700w)加热6min，期间溶液的颜色从无色液体变成浅棕色或深棕色固体，表明acd制备形成。
43.实施例2
44.本发明制备不同形貌发光caco3的基本原理说明如下：
45.ca(oh)2(aq)
→
ca
2
2oh-46.ca
2
acd
→
acd-ca
47.co2(g)
→
co2(aq)
48.co2(aq) 2oh-→
co
32- h2o
49.acd-ca co
32-→
caco3(s) acd
50.其中acd-ca为氨基酸量子点与溶液中ca
2
的弱相互作用。
51.通过上述机制，可以实现不同形貌发光caco3的有效合成。
52.不同形貌发光碳酸钙的制备方法，制备方法包括以下步骤：
53.将ca(oh)2固体配制成ca(oh)2溶液，浓度为0.001mol/l，取 100ml，再加入氨基酸量子点并混合于反应器中，氨基酸量子点的添加量为0.1g/ml，在100r/min的转速下连续搅拌混合均匀，得到搅拌均匀成混合液，再按照40ml/min将co2通入到反应器中，co2浓度为80％，20℃下反应1min后停止反应，过滤，将过滤得到的固体粉末用蒸馏水洗涤，后于45℃下真空干燥5h，得到0.020mg球形发光caco3。
54.实施例3
55.不同形貌发光碳酸钙的制备方法，制备方法包括以下步骤：
56.将ca(oh)2固体配制成ca(oh)2溶液，浓度为0.05mol/l，取100 ml，再加入氨基酸量子点并混合于反应器中，氨基酸量子点的添加量为0.59g/ml，在2000r/min的转速下连续搅拌混合均匀，得到搅拌均匀成混合液，再按照80ml/min将co2通入到反应器中，co2浓度为99.999％，60℃下反应20min后停止反应，过滤，将过滤得到的固体粉末用无水乙醇洗涤，后于120℃下真空干燥5h，得到0.019 mg球形发光caco3。
57.实施例4
58.不同形貌发光碳酸钙的制备方法，制备方法包括以下步骤：
59.将ca(oh)2固体配制成ca(oh)2溶液，浓度为0.03mol/l，取100 ml，再加入氨基酸量
子点并混合于反应器中，氨基酸量子点的添加量为0.4g/ml，在1000r/min的转速下连续搅拌混合均匀，得到搅拌均匀成混合液，再按照60ml/min将co2通入到反应器中，co2浓度为90％，40℃下反应10min后停止反应，过滤，将过滤得到的固体粉末用蒸馏水洗涤，后于80℃下真空干燥5h，得到0.022mg球形发光caco3。
60.实施例2、3、4中所得球形发光caco3的扫描电镜如图1所示，发光图片如图2所示(360～405nm激发)。球形发光caco3主要物化性质如下：
61.大小为(0.1～6)μm，分解点680℃。ft-ir光谱数据：712cm-1
、 875cm-1
为方解石型caco3的特征峰。xrd数据：方解石型caco3： 20.94
°
、24.85
°
、27.03
°
、43.78
°
、49.05
°
、50.01
°
、55.07
°
。
62.实施例5
63.不同形貌发光碳酸钙的制备方法，制备方法包括以下步骤：
64.将ca(oh)2固体配制成ca(oh)2溶液，浓度为0.02mol/l，取100 ml，再加入氨基酸量子点并混合于反应器中，氨基酸量子点的添加量为0.6g/ml，在500r/min的转速下连续搅拌混合均匀，得到搅拌均匀成混合液，再按照50ml/min将co2通入到反应器中，co2浓度为85％，30℃下反应5min后停止反应，过滤，将过滤得到的固体粉末用无水乙醇洗涤，后于60℃下真空干燥5h，得到0.024mg无定型发光caco3。
65.实施例6
66.不同形貌发光碳酸钙的制备方法，制备方法包括以下步骤：
67.将ca(oh)2固体配制成ca(oh)2溶液，浓度为0.04mol/l，取100 ml，再加入氨基酸量子点并混合于反应器中，氨基酸量子点的添加量为1.2g/ml，在1500r/min的转速下连续搅拌混合均匀，得到搅拌均匀成混合液，再按照70ml/min将co2通入到反应器中，co2浓度为95％，50℃下反应15min后停止反应，过滤，将过滤得到的固体粉末用蒸馏水洗涤，后于120℃下真空干燥5h，得到0.021mg无定型发光caco3。
68.实施例7
69.不同形貌发光碳酸钙的制备方法，制备方法包括以下步骤：
70.将ca(oh)2固体配制成ca(oh)2溶液，浓度为0.05mol/l，取100 ml，再加入氨基酸量子点并混合于反应器中，氨基酸量子点的添加量为0.9g/ml，在800r/min的转速下连续搅拌混合均匀，得到搅拌均匀成混合液，再按照80ml/min将co2通入到反应器中，co2浓度为99.999％，60℃下反应1min后停止反应，过滤，将过滤得到的固体粉末用蒸馏水或者无水乙醇洗涤，后于80℃下真空干燥5h，得到 0.019mg无定型发光caco3。
71.实施例5、6、7中所得无定型发光caco3的扫描电镜如图2所示，发光图片如图3所示(360～405nm激发)。无定型发光caco3主要物化性质如下：
72.颗粒直径为(0.1～10)μm，分解点685℃。ft-ir光谱数据：1080 cm-1
、866cm-1
为无定型型caco3的特征峰。xrd数据：无定型型 caco3：30.08
°
。
73.实施例8：
74.本实例主要研究合成的发光碳酸钙的生物安全性，具有较低的生物毒性是合成发光碳酸钙在医学领域以及其他领域应用的前提。将不同浓度的发光碳酸钙样品与肿瘤细胞共培养，通过mtt实验评估可知制备的不同形貌的发光碳酸钙具有较低的生物毒性，所得细胞毒性数据如图5所示，表明本发明不同形貌发光碳酸钙具有良好的生物安全性。
75.实施例9：
76.本实例主要研究合成的发光碳酸钙的在细胞成像领域的应用，将制备的发光碳酸钙样品与肿瘤细胞共培养48h，在共聚焦显微镜下观察发光碳酸钙对肿瘤细胞的成像情况，发光碳酸钙可以很好的应用到细胞成像领域，细胞共聚焦图片如图6所示(405nm激发)，说明本发明不同形貌发光碳酸钙在细胞成像领域具有良好的应用前景。
77.上对本发明的实施方式作了进一步说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。