[發(fā)明專利]一種碳包覆光熱轉(zhuǎn)換納米材料的制備方法

有效

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• 申請日: 2014-02-28
• 公開（公告）號: CN103803632A
• 公開（公告）日: 2014-05-21
• 發(fā)明（設計）人: 張英杰;李曉峰;安燕;陶富軍;董麗華;尹衍升
• 申請（專利權）人: 上海海事大學
• 主分類號: C01G3/12
• 分類號: C01G3/12;C01B31/02;B82Y30/00
• 代理公司: 上海信好專利代理事務所(普通合伙) 31249
• 代理人: 賈慧琴

技術領域

本發(fā)明屬于光熱轉(zhuǎn)換納米材料制備技術領域，涉及一種光熱轉(zhuǎn)換納米復合材料，具體來說，涉及一種具有近紅外光吸收功能和光熱轉(zhuǎn)換性能的碳包覆光熱轉(zhuǎn)換納米材料的制備方法。

背景技術

光熱轉(zhuǎn)換納米材料是一種可吸收近紅外光，通過等離子體共振或能帶躍遷而產(chǎn)生熱量的新型功能材料。作為一個新的研究熱點，國內(nèi)外學者致力于這種材料的合成，其在生物醫(yī)學方面有著極其廣泛的用途，如藥物緩釋、光熱治療以及醫(yī)療影像等，相關領域的研究也有較大進展，如：廈門大學鄭南峰教授課題組制備出一種藍色的新型納米鈀材料，實現(xiàn)光致發(fā)熱，可直接應用于腫瘤的近紅外光熱治療。Advanced?Materials期刊報道：納米金殼材料可將近紅外激光光能轉(zhuǎn)化為熱能，高效低毒殺死腫瘤細胞。

硫化銅作為一種重要的過渡金屬硫化物，是一種化學穩(wěn)定性好的多功能合成材料。納米級的CuS粒徑小、比表面積大，具有較好的光吸收效果，可用于光熱治療等。當介質(zhì)溫度升高到42℃時，癌細胞就可以被有效地殺死，因此將金屬納米結構材料注人到腫瘤內(nèi)或者通過靜脈注射將具有靶向性的納米結構輸送到腫瘤內(nèi)，再通過激光照射腫瘤部位，就能有效破壞腫瘤組織，并且對周圍的正常組織創(chuàng)傷很小。據(jù)報道，通過配體交換（ACS?納米（Nano）,?2011,?5,?9761-?9771）制備的CuS納米顆粒有效解決了其生物相容性的問題，但毒性大，且制備工藝復雜，限制了其生物應用。因此，探索開發(fā)一種CuS納米復合材料，具有較高光熱轉(zhuǎn)換效率的同時，有效的降低生物毒性，在生物醫(yī)學領域具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服以上現(xiàn)有的技術缺陷，開發(fā)一種光熱轉(zhuǎn)換納米復合材料,即：碳包覆CuS光熱轉(zhuǎn)換納米材料，其具有較高的近紅外光吸收功能和光熱轉(zhuǎn)換效率，且有效地降低了生物毒性。

為達到上述目的，本發(fā)明提供一種碳包覆光熱轉(zhuǎn)換納米材料的制備方法，該方法包含如下步驟：

?????步驟1，沉淀法合成有機物配體包覆的CuS納米顆粒：向CuCl₂·2H₂O的蒸餾水溶液中加入表面活性劑和Na₂S·9H₂O的蒸餾水溶液，在室溫下攪拌5分鐘后升溫至80-90℃，攪拌20-30分鐘后得產(chǎn)物，然后用蒸餾水和甲醇溶液離心分離洗滌數(shù)次，自然干燥后，得到有機物配體包覆CuS納米顆粒；

????步驟2，水熱法合成碳包覆CuS納米顆粒：采用硫化鈉的蒸餾水溶液稀釋步驟1得到的有機物配體包覆CuS納米顆粒，超聲分散后，倒入水熱反應釜中，在195~215℃下高溫反應4~6小時，再用蒸餾水和甲醇溶液離心分離洗滌數(shù)次，自然干燥后，得到碳包覆CuS納米顆粒。

上述的碳包覆光熱轉(zhuǎn)換納米材料的制備方法，其中，所述的表面活性劑采用二巰基丁二酸鈉、葡萄糖中的任意一種以上。其中，二巰基丁二酸鈉由二巰基丁二酸（DMSA）與氫氧化鈉反應制得。

上述的碳包覆光熱轉(zhuǎn)換納米材料的制備方法，其中，步驟1中，所述的表面活性劑與CuCl₂·2H₂O的摩爾比為4-7：1，優(yōu)選為5：1；Cu與S元素的摩爾比為1：1~2。

上述的碳包覆光熱轉(zhuǎn)換納米材料的制備方法，其中，步驟2中，稀釋步驟1得到的有機物配體包覆CuS納米顆粒是采用蒸餾水溶液中含有硫化鈉；進一步地，所述的硫化鈉溶液的pH值為11-12.5；優(yōu)選為12。該硫化鈉溶液pH值為弱堿性，使DMSA包覆的CuS在溶液中分散更均勻，防止碳化過程中納米顆粒的團聚。

本發(fā)明在制備過程中使用了表面活性劑，表面活性劑加入之后，在溶液里發(fā)生了化學反應，形成了有機物配體包覆的CuS納米顆粒；水熱反應過程中，包覆的有機配體在高溫下碳化，在球狀的CuS納米顆粒表面包覆了一層碳，從而轉(zhuǎn)換為碳包覆CuS，有效地降低了CuS的生物毒性，提高了其生物相容性，光熱轉(zhuǎn)換效率，且能防止納米顆粒團聚，提高穩(wěn)定性等。不僅如此，碳包覆層還減小了顆粒的尺寸，解決了納米顆粒團聚的難題，且防止納米顆粒的氧化，提高了穩(wěn)定性。這種碳包覆CuS納米材料具有較高的近紅外光吸收性能和光熱轉(zhuǎn)換效率，生物相容性也很好，制備工藝簡單，可用于光熱治療等。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例1制備的碳包覆CuS納米材料的TEM圖。

圖2?為本發(fā)明實施例1制備的碳包覆CuS納米材料的XRD圖。

圖3為本發(fā)明實施例1制備的碳包覆CuS納米材料的紫外-可見吸收光譜圖。