[發明專利]一種制備熒光碳納米顆粒的方法

有效

• 申請號: 201210520156.3
• 申請日: 2012-12-07
• 公開（公告）號: CN102994080A
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發明（設計）人: 劉瑞麗;楊玉星;吳東清
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: C09K11/65
• 分類號: C09K11/65;C01B31/02
• 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

本發明涉及采用軟-硬模板路線自下而上制備熒光碳納米顆粒的方法，屬納米功能碳材料制備工藝技術領域。

背景技術

熒光碳基納米材料，包括碳納米管(carbon?nanotubes)?、碳點(carbon?dots)和納米金剛石(nanodiamonds)?等，作為一種新型的熒光材料迅速發展起來。與半導體量子點相比，其具有較高的熒光量子產率、穩定的化學組成、良好的生物相容性和低的細胞毒性等優點使熒光碳基納米材料一出現，立即引起了化學家、材料學家和生物學家的極大熱情和關注，在生物成像、疾病檢測和藥物等生命科學領域初步展現出了優良的品質。

關于目前的發展現狀，經過對現有技術文獻的檢索發現，目前報道的熒光碳基納米材料的合成方法自上而下的較多，且制備的納米碳顆粒容易發生團聚，例如中國專利申請號200810197695.1公開了一種利用電化學氧化碳電極制備熒光碳點的方法；中國專利申請號201010126320.3公開了一種熱解乙二胺四乙酸鈉鹽合成熒光碳點的方法；中國專利申請號201010601015.5公開了一種通過脈沖或連續激光光束轟擊含碳的靶材制備熒光碳點的方法；中國專利號201110356592.7公開了一種利用電化學刻蝕碳纖維電極制備熒光碳點的方法。近些年來，自下而上的合成方法由于具有操作簡單、無需復雜儀器設備且可有效控制碳點尺寸、發光特性等優勢引起了人們的關注。不過，大部分合成路線如水熱法、微波法、氧化法，在制備過程中由于溫度較高，很容易發生碳顆粒的團聚。更重要的是，目前報道中對熒光碳顆粒的制備方法的探討僅僅是局限在一個點上，即只考察某一碳源在一個特定合成條件下得到的熒光碳顆粒，對其組分、尺寸大小和石墨化程度等影響熒光性質的參數均沒有進行探索。這里，我們通過軟-硬模板法，以表面活性劑形成的膠束為軟模板，其中心疏水區作為疏水性有機小分子的限制空間，而膠束外圍的二氧化硅作為高溫焙燒過程中提供了很好的限制空間，有效的控制碳點團聚，合成尺寸可控、組分和石墨化程度可調、分散性良好的熒光碳顆粒，這一方法還未見報道。

發明內容

本發明的目的是提供一種制備熒光碳納米顆粒的方法，根據其碳源的不同，所得到的熒光碳點的尺寸、組成和石墨化程度均有所不同，相應的熒光量子產率也隨之不同。

本發明公開了一種制備熒光碳納米顆粒的方法，其特征在于具有以下工藝過程和步驟：

a．稱取2.0?g的P123（EO₂₀-PO₇₀-EO₂₀，分子量5800）溶于75?ml?1.6?M鹽酸溶液中，在40℃下攪拌至澄清后再將4.3?g?正硅酸乙酯加入到此溶液中；

b．將上述溶液在40℃下繼續攪拌65?min后，混合溶液呈白色霧狀。在1000?rpm，5?min下迅速離心混合溶液，將得到的白色固體沉淀重新加入到含1.0?g?P123的75?ml?1.6?M鹽酸溶液中；

c．在混合溶液中加入2.0?g?均三甲苯在40℃下強烈攪拌24小時，然后轉移到373?K下水熱24小時；

d．上述水熱產物經過濾洗滌后，在空氣中干燥；

e．將干燥后產物置于石英舟中，在氮氣保護下放在管式爐內，以1℃/min速率升溫至900℃，在900℃保持2小時，隨后冷卻降溫至室溫，收集得到的粉末；

f．將上一步得到的粉末置于離心管中，用HF?(10?wt%)溶液在40℃下刻蝕48小時，隨后將所得溶液置于透析袋中，透析袋截留分子量范圍3500，透析24小時；?

g．將透析后的懸濁液置于圓底燒瓶，加入懸濁液1/4體積的濃硝酸，加熱至120℃，回流24小時，冷卻后將所得溶液置于透析袋中，透析袋截留分子量范圍3500，透析24小時；?

h.將透析后的溶液置于圓底燒瓶中，加入10-20?mg鈍化劑PEG_1500N（H₂NCH₂(CH₂CH₂O)_nCH₂CH₂CH₂NH₂），加熱至120℃，回流72小時，冷卻后將所得溶液置于透析袋中，透析袋截留分子量范圍3500，透析12小時，即可得到水溶性、單分散的熒光碳納米顆粒，其顆粒的平均直徑大小為2-3.5?nm。

所述的2.0?g?均三甲苯可用相同質量的不同組成和結構的其它有機分子如鄰苯二胺、芘和菲啰啉代替。

本發明的特點及優點如下所述：