[發明專利]水溶性熒光碳納米粒子的熱解合成方法

無效

• 申請號: 201010126320.3
• 申請日: 2010-03-17
• 公開（公告）號: CN101787278A
• 公開（公告）日: 2010-07-28
• 發明（設計）人: 潘登余;張景春;吳超;吳明紅;李珍
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: C09K11/65
• 分類號: C09K11/65;B82B3/00
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 顧勇華

技術領域

本發明涉及一種水溶性熒光碳納米粒子的熱解合成方法，屬納米碳材料制備工藝技術領 域。

背景技術

熒光納米材料廣泛應用于顯示技術、半導體照明、激光器以及細胞的熒光標記。其中， 熒光納米材料在生物醫學中的應用備受科技界的高度重視。以CdSe為代表的半導體量子點 熒光材料是最早被用作熒光探針應用到細胞的熒光觀測。然而，隨著生物效應的評估，發現 這類材料不適合于臨床應用(活體細胞的熒光觀測)。最主要擔心是其中含有對細胞有很強毒 性的金屬離子。這是半導體量子點熒光材料應用于生物領域難以克服的挑戰。另一方面，半 導體量子點熒光效率難以保持穩定。表面穩定劑很容易脫附導致量子點發生團聚，熒光效率 急劇下降。它們的保存也是難題，通常只能保存在溶液中，時間一長就會發生凝聚，不再可 溶，且熒光嚴重衰減。另外，高度發光的半導體量子點通常為親油性的，不能直接應用于生 物體系。因此，制備具有低毒甚至無毒、熒光穩定、能長期以固態形式無團聚存放、熒光產 率高、峰寬窄、易于生物相容等優點的新型熒光納米材料代表了當前納米材料研究的一個重 要發展方向。

與量子點相比，熒光碳納米粒子具有優越的生物相容性和低毒性，對細胞損傷小，尤其 在活體生物標記具有獨特的優勢。與有機生物染料相比，熒光碳材料具有較高穩定性，抗光 漂白性強。因此，熒光碳納米粒子是理想的生物熒光標記材料之一。近年來，由于熒光碳納 米粒子的獨特的優勢，科學工作者研究了多種制備方法合成熒光碳納米粒子。2006年，美籍 華人孫亞萍課題組發現，用激光剝蝕石墨產生的足夠小的碳納米粒子經多步后處理(強酸氧 化后再進行類似于碳管的表面功能化處理如聚合物包裹)后，能穩定發射熒光。毛成德小組 以不發光的蠟燭灰顆粒為前驅物，用強酸氧化的辦法獲得了只有1納米小的水溶性的熒光碳 納米粒子，非常接近Chen等利用類似的方法成功地從天然氣灰中分離出5納米左右的發光碳 納米微粒。丁志峰小組以碳納米管為前驅物，利用電化學處理制備了均勻大小的熒光的碳納 米晶。Gogotsi課題組利用強酸氧化，表面嫁接ODA的方法獲得油溶性的發射藍色熒光的金 剛石納米微粒。Li等利用二氧化硅為模板，在二氧化硅上原位生長碳的先驅物，然后通過熱 解的方法得到碳納米微粒，再通過聚合物包裹得到能夠有效發光的熒光碳納米粒子。 Giannelis課題組在300℃煅燒十八胺和檸檬酸鹽混合前軀體合成出十八胺包裹的油溶性的 無定型碳納米粒子。以檸檬酸鹽和HOCH₂CH₂OCH₂CH₂NH₂為前軀體，先溶解在水溶液中，蒸干后 煅燒制備出水溶性的無定形碳納米粒子。盡管制備方法簡單，但是量子產率較低，約3％。目 前文獻報道的熒光碳納米微粒的量子產率如下表1所示：

表1目前文獻報道的熒光碳納米微粒的量子產率