[發明專利]一種上轉換硼氮磷共摻雜碳基熒光納米材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201910202333.5
• 申請日: 2019-03-18
• 公開（公告）號: CN109868137B
• 公開（公告）日: 2021-10-08
• 發明（設計）人: 王忠霞;王偉
• 申請（專利權）人: 鹽城工學院
• 主分類號: C09K11/70
• 分類號: C09K11/70;B82Y20/00;B82Y30/00;G01N21/64
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 吳爽

本發明涉及光學領域，且特別涉及一種上轉換硼氮磷共摻雜碳基熒光納米材料的制備及應用，制備方法包括如下步驟：按照質量比0.15：a：b稱取鳥嘌呤、磷酸和硼酸溶于體積比1:1的水和乙醇中，室溫下超聲1.5 h使其形成均一混合溶液，然后將混合溶液裝到聚四氟乙烯的高溫反應釜中，在180℃條件下反應8.0 h后，自然冷卻至室溫，得到亮黃色液體，離心清洗，即得到熒光納米材料，其中，a的取值范圍為(0,0.30]，b的取值范圍為(0,0.60]。本發明采用簡單的水熱合成法高溫處理硼和磷的無機酸，成功合成具有上轉換光學性能的BNPCN納米材料，極大改變了碳基熒光納米材料的光學性能。實驗結果表明，該BNPCN納米探針材料對環境中鉛離子具有非常好的特異性作用，且能實現其高靈敏度檢測。

技術領域

本發明屬于光學領域，具體涉及一種上轉換硼氮磷共摻雜碳基熒光納米材料及其制備方法和應用。

背景技術

隨著科技的進步發展和人類活動的不斷加劇，一些污染物如重金屬離子被排放進水體，通過直接飲用或經食物鏈給人類生存帶來巨大威脅。鉛離子作為最重要的重金屬離子之一，能和體內的蛋白質及各種酶發生相互作用，影響機體的正常功能；可在骨骼、肝臟、腎臟等器官中富集，引發慢性中毒。因此，環境中痕量鉛離子的分析檢測對環境污染監測和人體暴露評估具有重要意義。基于人類的健康以及生態系統的穩定發展，發展一種高選擇、高靈敏以及簡單有效的方法來實時監測環境中鉛離子含量顯得尤為重要。碳基納米材料作為熒光納米材料家族中的成員，以其優異的光學性能及形貌特性，使其在環境分析檢測、臨床熱療、細胞標記和活體成像等領域得到較為廣泛的應用，它的出現有望在現代材料科學領域引發一輪革命，應用前景非常廣闊。利用上轉換硼氮磷共摻雜碳基（BNPCN）熒光納米材料獨特的上轉換光學特性與環境中重金屬鉛離子特異性結合，將有望制備低濃度重金屬離子檢測的傳感裝置。目前，具有上轉換光學性能碳基熒光納米材料的制備及應用還很匱乏，所得產物量子產率較低、選擇性較差，從而嚴重影響對復雜環境體系中重金屬離子檢測的選擇性和靈敏度。

發明內容

針對現有問題的不足，本發明的第一個目的是提供一種上轉換硼氮磷共摻雜碳基熒光納米材料；

本發明的第二個目的是提供一種上轉換硼氮磷共摻雜碳基熒光納米材料的制備方法；

本發明的第三個目的是提供一種上轉換硼氮磷共摻雜碳基熒光納米材料作為納米探針的應用，具體提供一種上轉換硼氮磷共摻雜碳基熒光納米材料作為納米探針高選擇高靈敏檢測金屬鉛離子的檢測方法。

本發明采用簡單的水熱合成法高溫處理硼和磷的無機酸，且成功合成具有上轉換光學性能的BNPCN納米材料，由于缺電子的硼元素、磷元素的摻雜使碳基納米材料從傳統的高能量激發得到低能量發射波長到低能量激發得到高能量發射的過渡，極大地改變了碳基熒光納米材料的光學性能。實驗結果表明，該BNPCN納米探針材料對環境中鉛離子具有非常好的特異性作用，且能實現其高靈敏度檢測。本發明所制得的產品不僅可以實現對鉛離子的高靈敏檢測，同時由于其獨特的光學特性還使其作為其它臨床熱療、光學探針及復合碳基納米材料的制備等領域。該方法制備工藝簡單、操作條件溫和。

本發明解決其技術問題采用的技術方案是：

一種上轉換硼氮磷共摻雜碳基熒光納米材料的制備方法，包括如下步驟：按照質量比0.15：a：b稱取鳥嘌呤、磷酸和硼酸溶于體積比1:1的水和乙醇中，室溫下超聲1.5 h使其形成均一混合溶液，然后將混合溶液裝到聚四氟乙烯的高溫反應釜中，在180 ℃條件下反應8.0 h后，自然冷卻至室溫，得到亮黃色液體，離心清洗，即得到光學性能優異的熒光納米材料，其中，a的取值范圍為(0,0.30]，b的取值范圍為(0,0.60]。選用鳥嘌呤、磷酸和硼酸分別為碳氮源和磷硼源，有利于多元素在碳基材料中的摻雜。

作為本申請的優選技術方案，所述離心轉速為12000 r/min，離心時間為20 min。

本發明還保護上述制備方法制備得到的上轉換硼氮磷共摻雜碳基熒光納米材料。