[發明專利]一種水溶性季銨陽離子熒光碳點的制備方法

有效

• 申請號: 201710430015.5
• 申請日: 2017-06-09
• 公開（公告）號: CN107118113B
• 公開（公告）日: 2019-03-19
• 發明（設計）人: 牛慶媛;高可政;周立明;王力臻;韓莉鋒
• 申請（專利權）人: 鄭州輕工業學院
• 主分類號: C07C219/06
• 分類號: C07C219/06;C09K11/06;C07C213/06;C07C213/10;C01B32/15;B82Y20/00;B82Y40/00
• 代理公司: 鄭州博派知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 41137
• 代理人: 榮永輝

本發明涉及一種水溶性季銨陽離子熒光碳點的制備方法，屬于碳點材料技術領域。本發明的水溶性季銨陽離子熒光碳點的制備方法包括如下步驟：1）將羧甲基纖維素鈉與4,7,10?三氧?1,13?十三烷二胺混合后進行水熱反應，冷卻后透析，得羧基化熒光碳點溶液；2）向步驟1）得到的羧基化熒光碳點溶液中加入3?氯?2?羥丙基三甲基氯化銨、催化劑，進行酯化反應，冷卻后離心并透析，即得。本發明的水溶性季銨陽離子熒光碳點的制備方法，以羧甲基纖維素鈉為碳源，碳源綠色可再生、來源廣泛、成本低廉，能夠實現可再生資源的有效利用。本發明的方法制備過程簡單、產率高、成本低，非常適合于規模化生產，利于推廣。

技術領域

本發明涉及一種水溶性季銨陽離子熒光碳點的制備方法，屬于碳點材料技術領域。

背景技術

碳點是近年來發現的以碳為骨架結構的新型納米材料，是一種尺寸小于10 nm的類球形納米顆粒。碳點具有優異的熒光性能，如熒光強度高、穩定性好、抗光漂白性及發射波長可調控等，而且還具有易表面官能團修飾、毒性小、生物相容性好、相對分子量較低和顆粒粒徑極小等特點。

目前碳點的合成方法主要有激光消融法、電化學法、濃酸氧化法、水熱法。水熱法由于反應產率高，合成的納米顆粒均勻，是合成碳點常用的方法。申請號為201510667111.2的中國發明專利公開了一種水溶性生物質基熒光碳點是以纖維素和尿素為原料，通過水熱法一步制備而成，并通過對反應液的離心、透析提純、冷凍干燥得到碳點材料。申請號為201210085377.2的中國發明專利公開了一種基于天然糖類材料的功能性碳熒光納米顆粒,其制備方法是將以纖維素、淀粉、殼聚糖、環糊精為碳源，通過水熱反應得到碳熒光納米顆粒。上述發明采用了纖維素、淀粉、殼聚糖、環糊精等廉價易得的原料，成本較低，而且一步反應，合成過程較為簡單。但是，上述兩種方法制備的碳點的結構簡單，在與其他物質結合的能力較差，導致其應用前景受到限制。

季銨鹽類化合物中的四級氮原子上能夠連接不同的基團，使其吸附能力大大增強。申請號為201610168425.2的中國發明專利公開了一種季銨鹽化熒光碳點的制備方法，首先以甘油和二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷為原料，通過水熱反應，得到氨基化碳點，隨后使用烷基甜菜堿對氨基化碳點進行化學修飾，得到季銨鹽化熒光碳點。但是該方法所使用的原料成本比較高，不適合季銨鹽化熒光碳點的大規模生產。

發明內容

本發明提供了一種成本低、適合于大規模生產的水溶性季銨陽離子熒光碳點的制備方法。

本發明解決上述技術問題所采用的的技術方案如下：

一種水溶性季銨陽離子熒光碳點的制備方法，包括如下步驟：

1）將羧甲基纖維素鈉與4,7,10-三氧-1,13-十三烷二胺混合后進行水熱反應，冷卻后透析，得羧基化熒光碳點溶液；

2）向步驟1）得到的羧基化熒光碳點溶液中加入3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨、催化劑，進行酯化反應，冷卻后透析，即得。

步驟2）中制得的季銨陽離子熒光碳點為季銨陽離子熒光碳點溶液。具體的，為季銨陽離子熒光碳點水溶液。步驟2）中冷卻后先進行離心，離心后進行透析。

上述水熱反應的溫度為120-240℃，反應時間為6-36h。優選的，水熱反應的溫度為150-240℃，反應時間為8-24h。

上述酯化反應的溫度為60-130℃，反應時間為12-48h。優選的，酯化反應的溫度為80-130℃，反應時間為20-36h。

上述催化劑為4-二甲氨基吡啶、N,N'-二環己基碳酰亞胺中的一種或者兩種。優選的，催化劑為4-二甲氨基吡啶和N,N'-二環己基碳酰亞胺的混合物。進一步的優選的，上述催化劑為4-二甲氨基吡啶、N,N'-二環己基碳酰亞胺按照質量比0.01-3:1-12組成的混合物。