[發(fā)明專(zhuān)利]一種木質(zhì)素?zé)晒馓技{米粒子的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610604978.8
• 申請(qǐng)日: 2016-07-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107663453B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-01-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李淑君;牛娜;劉守新;李堅(jiān);任世學(xué);張馨月;馬灼明
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 東北林業(yè)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C09K11/65
• 分類(lèi)號(hào): C09K11/65;C01B32/15;B82Y20/00;B82Y40/00
• 代理公司: 哈爾濱市文洋專(zhuān)利代理事務(wù)所(普通合伙) 23210
• 代理人: 王艷萍

本發(fā)明屬于熒光碳納米粒子技術(shù)領(lǐng)域，涉及以木質(zhì)素為原料制備熒光碳納米粒子的制備方法。本發(fā)明熒光碳納米粒子的制備原料木質(zhì)素來(lái)源豐富，是世界第二位最豐富、可再生的有機(jī)物，僅次于纖維素。本發(fā)明不僅可使木質(zhì)素資源高值利用，還大大簡(jiǎn)化了熒光碳納米粒子的制備方法。木質(zhì)素固有的苯環(huán)結(jié)構(gòu)符合共軛體系的要求，無(wú)需碳水化合物的脫水、炭化、芳構(gòu)化過(guò)程，就能夠吸收激發(fā)光并產(chǎn)生一定的熒光釋放，從而使熒光碳納米粒子的制備過(guò)程大大簡(jiǎn)化。本發(fā)明木質(zhì)素?zé)晒馓技{米粒子的制備方法為：將木質(zhì)素精制，減少雜質(zhì)干擾；將精制木質(zhì)素用溶劑進(jìn)行溶解分散；將木質(zhì)素溶液用離心或透析的方法進(jìn)行分離，即可獲得木質(zhì)素?zé)晒馓技{米粒子溶液。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于熒光碳納米粒子技術(shù)領(lǐng)域，涉及以木質(zhì)素為原料制備熒光碳納米粒子的制備方法。

背景技術(shù)

納米材料是指在三維空間中至少有一維處于納米尺度范圍(1-100nm)的材料，因其尺寸效應(yīng)帶來(lái)的特殊性質(zhì)，已成為全世界研究熱點(diǎn)。納米顆粒是三個(gè)維度的尺寸都在100納米(nm)以下，熒光碳納米粒子則具有獨(dú)特的光學(xué)性質(zhì)，受激發(fā)可發(fā)出熒光。熒光碳納米粒子的光穩(wěn)定性好，不容易被分解破壞。它們的熒光譜峰極窄，互不交叉重疊，用于生物熒光標(biāo)記時(shí)易于識(shí)別，并且由于尺寸的可調(diào)諧性，使之可以同時(shí)對(duì)不同物質(zhì)進(jìn)行標(biāo)記。

傳統(tǒng)的半導(dǎo)體熒光納米粒子盡管擁有許多優(yōu)秀的性質(zhì)，但其含有重金屬離子，對(duì)細(xì)胞的毒性作用也不容忽視，以致其在生物標(biāo)記等方面的應(yīng)用受到限制。不僅如此，隨著全球礦產(chǎn)資源日益枯竭，尋找可替代的原料成為研究者關(guān)注的重點(diǎn)。熒光碳納米粒子是一種可發(fā)光的碳納米材料，與半導(dǎo)體熒光納米粒子和有機(jī)染料相比，具有熒光穩(wěn)定性好、無(wú)光閃爍、生物相容性好、低毒等優(yōu)點(diǎn)，在生物分子標(biāo)記、活體成像、傳感、光電等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

常見(jiàn)的合成熒光碳納米粒子的方法大概分為物理和化學(xué)兩類(lèi)。物理法有電弧放電、激光消融法；化學(xué)法主要有電化學(xué)法、微波法、支持合成法、溶劑熱法、燃燒法、微乳液法、溶膠-凝膠法等。目前化學(xué)法發(fā)展較快，應(yīng)用的較為廣泛。生物質(zhì)資源儲(chǔ)量大，可再生且對(duì)環(huán)境友好，是制備熒光碳納米粒子的理想原料。由此制備出的熒光碳納米粒子與傳統(tǒng)的熒光納米粒子相比，對(duì)生物體及環(huán)境的毒害作用減小，且具有優(yōu)秀的光穩(wěn)定性，強(qiáng)化學(xué)惰性，良好的生物相容性，高水溶性，耐光漂白和易于功能化等優(yōu)勢(shì)。

目前已實(shí)現(xiàn)用碳水化合物(葡萄糖、蔗糖、淀粉或纖維素)、柳樹(shù)枝等生物質(zhì)原料制備熒光碳納米粒子。在制備過(guò)程中都需要有高能或高溫處理，使其中的碳水化合物脫水、炭化、芳構(gòu)化，形成能夠吸收激發(fā)光并釋放熒光的共軛體系。熒光碳納米粒子的結(jié)構(gòu)(例如芳構(gòu)化程度，含氧官能團(tuán)的量等)和尺寸是影響特征激發(fā)和發(fā)射波長(zhǎng)的重要因素，能夠賦予材料特殊的性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有的熒光碳納米粒子制備方法復(fù)雜的缺點(diǎn)而提出的木質(zhì)素?zé)晒馓技{米粒子的制備方法，不僅可使木質(zhì)素資源高值利用，還大大簡(jiǎn)化了熒光碳納米粒子的制備方法。

木質(zhì)素?zé)晒馓技{米粒子的制備方法通過(guò)以下步驟實(shí)現(xiàn)：(一)原料的預(yù)處理：將木質(zhì)素精制，減少雜質(zhì)干擾；(二)溶劑溶解分散：將精制木質(zhì)素用溶劑進(jìn)行溶解分散；(三)分離：將木質(zhì)素溶液用離心或透析的方法進(jìn)行分離，即可獲得木質(zhì)素?zé)晒馓技{米粒子溶液。步驟(一)中的原料可以為酶解木質(zhì)素、堿木質(zhì)素、木質(zhì)素磺酸鹽、磨木木質(zhì)素等木質(zhì)素中的任意一種或多種混合物，還可以為果殼、糠醛渣、木粉等富含木質(zhì)素的原料。預(yù)處理方法為堿溶酸沉、溶劑提取等常用木質(zhì)素精制方法。步驟(二)中的溶劑為堿性水溶液、水、二氧六環(huán)、以及甲醇、乙醇、丙醇等低分子醇類(lèi)物質(zhì)中的任意一種或多種混合溶劑。步驟(三)中的分離方法為將木質(zhì)素溶液采用透析法分離除去可溶性雜質(zhì)，或用離心方法除去大顆粒物質(zhì)，也可以?xún)煞N方法并用。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1、木質(zhì)素是主要由三種單體(對(duì)香豆醇、松柏醇、芥子醇)形成的一種復(fù)雜酚類(lèi)聚合物。木質(zhì)素固有的苯環(huán)結(jié)構(gòu)符合共軛體系的要求，無(wú)需碳水化合物的脫水、炭化、芳構(gòu)化過(guò)程，就能夠吸收激發(fā)光并產(chǎn)生一定的熒光釋放，從而使熒光碳納米粒子的制備過(guò)程大大簡(jiǎn)化。