[發明專利]一類油溶性碳量子點及其制備方法

有效

• 申請號: 201910971290.7
• 申請日: 2019-10-14
• 公開（公告）號: CN110734051B
• 公開（公告）日: 2021-05-11
• 發明（設計）人: 張和鳳;方來平
• 申請（專利權）人: 汕頭大學
• 主分類號: C01B32/15
• 分類號: C01B32/15;C09K11/65
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 曹江;周增元

本發明涉及一類油溶性碳量子點及其制備方法，制備包括采用表面活性劑為唯一碳源進行一步碳化得到油溶性碳量子點；所述表面活性劑親油端含有12?30C，且親水基團結構熱穩定性差，易加熱分解。表面活性劑包括烷基陰離子型系列、烷基陽離子型系列、吐溫系列、司盤系列、糖基系列、甜菜堿系列、卵磷脂系列和氨基酸系列中的一種。一步碳化的方法包括溶劑熱法和無溶劑的固相反應法。本發明的碳源種類多，來源廣，價廉易得；得到的油溶性碳量子點形貌相似，大小均一，且含有納米晶體結構。本發明用含有不同元素的表面活性劑作為碳源可制備雜原子摻雜的油溶性碳量子點。

技術領域

本發明屬于新材料領域，尤其涉及一類油溶性碳量子點及其制備方法。

背景技術

碳量子點(Carbon quantum dot,CQD)又被稱為碳點(Carbon dot,C-dot)，因其原料來源廣，價格低，且易制備，以及低毒性，良好的生物相容性，光穩定性和抗光漂白性正受到越來越多的重視，并在藥物負載，生物成像，熒光探針等方面被認為是取代傳統的無機量子點和半導體量子點的最佳材料。然而，目前所報道的碳量子點95％以上都是水溶性，且在規模化制備和粒徑控制等方面仍缺乏較好的解決辦法，這是制約其進一步發展和應用的重要原因。

迄今為止，雖然對宏觀石墨碳源進行電弧放電、激光剝蝕和電化學氧化等“從上往下”的方法已經被用于制備碳量子點，但通過這些方法制備的碳量子點產物純度很低，并且具有非常寬的尺寸分布，在使用前需要通過多次長時間透析等方法對產物進行純化和尺寸分級。之后，有機小分子的不完全燃燒、熱裂解及微波輔助的熱裂解和生物質的水熱法等“從下往上”的合成方法被發展起來。通過這些“自下而上”的方法所合成的碳量子點在尺寸分布上較“自上而下”的方法有了明顯改善，但得到的產物仍有較寬的尺寸分布。Rhee等人在最佳條件下，通過葡萄糖在膠束中的碳化反應，制備了尺寸分布在1.0-5.0納米之間的碳量子點。在該尺度范圍內，由于強烈的尺寸效應，較寬的尺寸分布會對建立準確的碳量子點構效關系造成很大干擾。目前不論是“從上至下”還是“從下至上”，兩種方法都具有隨機特性，既不能控制產量，也無法精確控制產物尺寸；而且碳量子點產率和熒光量子效率不高。

此外，由于大多數碳量子點都是通過碳化有機小分子如檸檬酸和乙二胺，或者天然產物如橙汁，西瓜，可樂以及大米等來實現的，因此所得的碳量子點幾乎都為水溶性。一方面此類量子點的水溶性特質限制了其在更多方面的應用，另一方面水溶性量子點的后處理過程也相對麻煩，水溶性碳量子點后期必須采用長時間換水和透析帶的方式進行分離提純，不僅耗時長且產量低，同時客觀條件上也無法實現大量制備的目的。

發明內容

本發明采用價格便宜的商業化表面活性劑作為唯一碳源，無須多余的合成步驟，將親水端碳化后就能得到油溶性碳量子點；通過利用表面活性劑所帶長鏈烷烴的位阻作用，得到粒徑均一的油溶性碳量子點；同時利用微波作為加熱源，可以實現短時間內的快速碳化，大大縮短制備時間；從而很好地解決了當前碳量子點的單一水溶性，無法規模化制備和難以控制粒徑等問題，為快速大量制備粒徑均一的油溶性量子點提供可能。

一類油溶性碳量子點的制備方法，主要包括采用表面活性劑為唯一碳源進行一步碳化得到油溶性碳量子點；所述表面活性劑親油端含有12-30C，且親水基團結構熱穩定性差，易加熱分解。