[發(fā)明專利]一種具有熒光性質的水溶碳納米粒子的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410026494.0
• 申請日: 2014-01-21
• 公開（公告）號: CN103771391A
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發(fā)明（設計）人: 鄧德剛;徐時清;王莉;王煥平;夾國華;呂婷;阮楓萍
• 申請（專利權）人: 中國計量學院
• 主分類號: C01B31/02
• 分類號: C01B31/02;C09K11/65;B82Y30/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 陳昱彤

技術領域

本發(fā)明涉及一種水溶性熒光碳納米粒子的水熱合成方法，屬于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示。其中，熒光納米材料在生物醫(yī)學中的應用倍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(fā)現(xiàn)這類材料不適于臨床應用（活體細胞的熒光觀察）。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(zhàn)。另一方面，半導體量子點熒光效率難以保持穩(wěn)定。表面穩(wěn)定劑很容易脫附導致量子點發(fā)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(fā)生凝聚，不再可溶，且熒光強度衰減。另外，高度發(fā)光的半導體量子點通常是親油性的，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(wěn)定、能長期以固態(tài)形式無團聚存放、熒光產率高、峰寬窄、易于生物相容等優(yōu)點的新型熒光納米材料代表了當前材料研究的一個重要發(fā)展方向。

近年來，碳量子點的出現(xiàn)引起人們極大的興趣。與半導體量子點相比，碳量子點具有優(yōu)越生物相容性和低毒性，對細胞損傷小等特點，尤其在活體生物標記具有獨特的優(yōu)勢。與有機生物染料相比，熒光碳材料具有較高穩(wěn)定性和抗光漂白性。因此，碳量子點是一種理想的生物熒光探針。目前，報道制備碳量子點的方法總體上可以劃分成兩類：一類是用碳材料如石墨和金剛石等制備碳量子點，如文獻[1]報道用激光剝蝕石墨產生的足夠小的碳顆粒，然后聚合物包覆后，得到可見光區(qū)域熒光可調的碳量子點。文獻[2]報道了利用多碳納米管作為電極通過電化學法合成碳量子點。文獻[3]報道了利用水熱法切割石墨烯納米片，得到大小約10nm左右的藍色熒光石墨烯量子點。文獻[4]利用活性炭為前驅物，制備了生物兼容性的碳量子點。文獻[5]報道了用富勒烯為前驅物電化學法制備了藍色熒光碳量子點。

另一類直接利用含碳分子前驅物來合成。如文獻[6]報道用鋁箔或玻璃片收集蠟燭灰經硝酸氧化，離心透析后用聚丙烯酰胺凝膠電泳分離得到碳量子點。文獻[7]報道了用檸檬酸鈉作為分子前驅體在300℃下空氣退火得到水溶性碳量子點。專利文獻CN?102180459?A報道了熱解植物莖稈，所得產物經聚乙二醇高溫包覆后得到碳量子點。專利文獻CN?101787278?A報道了在N₂氣氛下熱解乙二胺四乙酸鈉鹽，得到高量子產率的碳量子點。文獻[7]報道了用二氧化硅作為支撐，用酚醛樹脂作為碳源，通過熱解制備了熒光可調的碳量子點。文獻[8]報道了微波熱解葡萄糖得到碳量子點。

主要參考文獻：

[1]?Sun?Y?P,?Zhou?B,?Lin?Y,?Wang?W,?Fernando?K?A?S,?et?al.?Quantum-Sized?Carbon?Dots?for?Bright?and?Colorful?Photoluminescence?[J].?J.?Am.?Chem.?Soc.,?2006,?128:?7756-7757.

[2]?Zhou?J,?Booker?C,?Li?R,?Zhou?X,?Sham?T?K,?Sun?X,?Ding?Z?F.?An?Electrochemical?Avenue?to?Blue?Luminescent?Nanocrystals?from?Multiwalled?Carbon?Nanotubes?(MWCNTs)?[J].?J.?Am.?Chem.?Soc.?2007,?129:?744-745.

[3]?Dengyu?Pan,?Jingchun?Zhang,?Zhen?Li,?and?Minghong?Wu,?Hydrothermal?route?for?cutting?graphene?sheets?into?blue-Luminescent?graphene?quantum?dots?[J].?Adv.?Mater.?2010,?22,?734-738

[4]?Qiao?Z?A,?Wang?Y,?Gao?Y,?Li?H,?Dai?T,?Liu?Y,?Huo?Q.?Commercial?Activated?Carbons?as?the?Sources?for?Produding?Multicolor?Photoluminescent?Carbon?Dots?by?Chemical?Oxidation?[J].?Chem.?Commun.,?2010,?46:?8812-8814