[發明專利]一種碳量子點復合央輻射狀二氧化硅球及其制備方法與應用

在審

• 申請號: 202110866614.8
• 申請日: 2021-07-29
• 公開（公告）號: CN113444517A
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發明（設計）人: 劉玉菲;袁夢迪;胡永琴;張國秀;安佳
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: C09K11/02
• 分類號: C09K11/02;C09K11/65;B82Y20/00;B82Y30/00;B82Y40/00;G01N21/64
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本發明公開了一種碳量子點復合央輻射狀二氧化硅球，包括二氧化硅球和碳量子點，所述二氧化硅球呈央輻射狀，且所述二氧化硅球的表面具有氨基改性基團；所述碳量子點負載于所述二氧化硅球中。本發明的另一方面公開了上述碳量子點復合央輻射狀二氧化硅球的制備方法，包括以下步驟：S1：提供二氧化硅球，所述二氧化硅球呈央輻射狀；S2：提供氨基改性劑，使所述氨基改性劑與所述二氧化硅球混合，并進行反應得到第一混合液；S3：提供碳量子點前驅體混合液，使所述碳量子點前驅體混合液與所述第一混合液混合，并進行水熱反應，即可得到所述碳量子點復合央輻射狀二氧化硅球。

技術領域

本申請涉及發光材料制備領域，尤其涉及一種碳量子點復合央輻射狀二氧化硅球及其制備方法與應用。

背景技術

近年來的研究發現，碳量子點(CQDs)作為電子給體或受體，具有優異的化學熒光特性，例如穩定性好、低毒性和優異的生物相容性等，因此常被用來作為熒光傳感。該熒光傳感分析技術因靈敏度高、穩定性好、響應時間短、操作簡便及成本低等優點從而受到了越來越多的關注。但現有的碳量子點仍有發光穩定性差、使用壽命短等缺點。二氧化硅是一種常用且優異的載體材料，無毒且具有良好的生物相容性，因此常被用來作為載體穩定碳量子點。

現有硅基熒光復合材料多由二氧化硅球簡單包覆碳量子點構成，如專利公開文件CN111635758A中提供了一種在氨堿條件下正硅酸乙酯的水解反應中原位包覆碳量子點的方法，但該硅基熒光復合材料不僅無法解決碳量子點本身因自身聚集而造成猝滅的弊端，同時也不能實現碳量子點的固態發光以及熒光增強。

發明內容

基于此，本發明提出了一種碳量子點復合央輻射狀二氧化硅球，包括二氧化硅球和碳量子點，所述二氧化硅球呈央輻射狀，且所述二氧化硅球的表面具有氨基改性基團；所述碳量子點負載于所述二氧化硅球中。

在其中一個實施例中，所述二氧化硅球具有三維網絡孔道，所述三維網絡孔道的平均直徑為10nm-20nm，所述碳量子點的平均粒徑為1nm-10nm。

本發明中的碳量子點復合央輻射狀二氧化硅球通過央輻射狀二氧化硅球作為復合材料的支撐載體，這樣的載體具有大型三維孔道以及高度可及內表面，易于改性接枝，另外，央輻射狀的所述二氧化硅球表面具有的氨基改性基團，使所述碳量子點通過靜電吸附穿插在其三維網絡孔道中，從而避免了碳量子點聚集導致熒光自猝滅，實現了碳量子點在固態時的熒光發射，并且大幅提高了熒光量子產率與穩定性。

本發明還提出了上述碳量子點復合央輻射狀二氧化硅球的制備方法，包括以下步驟：

S1：提供二氧化硅球，所述二氧化硅球呈央輻射狀；

S2：提供氨基改性劑，使所述氨基改性劑與所述二氧化硅球混合，并進行反應得到第一混合液；

S3：提供碳量子點前驅體混合液，使所述碳量子點前驅體混合液與所述第一混合液混合，并進行水熱反應，即可得到所述碳量子點復合央輻射狀二氧化硅球。

在其中一個實施例中，所述步驟S1包括：

S101:提供催化劑和第一溶劑，使所述催化劑溶于第一溶劑得到第一溶液，在所述第一溶液中加入模板劑，充分混合后，加入硅源，反應后得到所述二氧化硅球。

在其中一個實施例中，所述催化劑為三乙醇胺，所述第一溶劑為水和乙醇中的至少一種，所述第一溶液的濃度為20mg/mL-30mg/mL。

在其中一個實施例中，所述模板劑包括陰離子模板劑和陽離子模板劑，所述陰離子模板劑與所述陽離子模板劑的摩爾比為0.2:1-2:1。

在其中一個實施例中，所述硅源為正硅酸乙酯，所述催化劑與所述硅源的質量比為1:93-1:62。