[發明專利]微波快速簡便合成氧化鉻納米顆粒的方法及其應用

有效

• 申請號: 202110913331.4
• 申請日: 2021-08-10
• 公開（公告）號: CN113636598B
• 公開（公告）日: 2022-07-01
• 發明（設計）人: 黃偉濤;劉清玉;卜珍琦;姚清鋒;丁學知;夏立秋
• 申請（專利權）人: 湖南師范大學
• 主分類號: C01G37/033
• 分類號: C01G37/033;G01N21/64;G06N3/00;B82Y40/00;B82Y30/00
• 代理公司: 鄭州晟佳專利代理事務所(普通合伙) 41205
• 代理人: 符亞飛

本發明公開了微波快速簡便合成氧化鉻納米顆粒的方法及其應用。本發明通過微波輔助加熱Cr³⁺和檸檬酸鹽的混合溶液數分鐘，開發了一種簡便、快速、綠色、低成本且大規模的氧化鉻納米顆粒的合成方法。合成的Cr₂O₃NPs對各種分子表現出通用的熒光猝滅能力。利用DNA的特異性識別能力構建基于Cr₂O₃NPs的熒光傳感系統來檢測Hg²⁺，并設計用于實現簡單邏輯門操作的分子邏輯計算系統和復雜的邏輯環路。本發明快速且大規模的制備鉻基納米材料提供新思路，并為廣泛和深入探索鉻基納米材料的新特性(例如獨特的光學性能或模擬酶)和多用途應用(傳感、催化、邏輯計算和加密)提供新的機會。

技術領域

本發明涉及氧化鉻納米顆粒制備及應用技術領域，具體涉及微波微波快速簡便合成氧化鉻納米顆粒的方法及其應用。

背景技術

由于鉻基納米材料在催化、高級著色劑、電化學超級電容器、生物醫學(抗癌、抗菌和抗糖尿病藥物)和環境修復等領域中具有潛在的應用前景。由于熒光的高靈敏度和可視化特性，探索納米材料(例如石墨烯或石墨烯量子點、金納米顆粒或納米簇、MoS₂)的熒光特性(例如熒光發射或熒光猝滅能力)并結合生物分子(例如DNA、多肽、抗體)將有助于開發用于疾病診斷和環境監測的熒光生物傳感和成像方法，并建立熒光分子信息技術(分子邏輯門、分子認證、密碼學等)。例如，一些熒光納米猝滅劑(如，石墨烯、WS₂、MoS₂、g-C₃N₄納米片、碳納米管)和生物分子探針被廣泛用于生物傳感、醫學診斷、分子邏輯計算(如簡單邏輯門)等領域。此外，借助分子識別和DNA易于被熒光標記的特性(如T-Hg²⁺-T結合)，開發了一些基于還原氧化石墨烯、銅金納米簇和石墨碳氮化物(g-C₃N₄)納米片的納米傳感系統高靈敏度檢測Hg²⁺并實現簡單的分子邏輯運算。

目前合成鉻基納米材料的方法主要包括生物合成和物理化學合成方法。通過使用植物提取物(如大蒜提取物和H.thebaica的果實提取物)合成氧化鉻納米顆粒(Cr₂O₃ NPs)引起了研究者的注意；然而植物提取物的成分通常很復雜，容易引入不必要的雜質且難以純化。此外，物理化學合成方法包括水熱合成、聲化學、固體熱分解和激光汽化，但這些方法耗時(數小時至數十小時)、費力、危險(需要真空、惰性氣體、或伽馬射線輻射)且耗能高(600或800℃高溫持續幾個小時)。由于它們的制備缺陷(包括復雜、繁瑣的操作以及苛刻的條件)限制了它們的實際和廣泛應用。此外，有些納米材料(例如，熒光摻氮碳點(NCDs)、AuNBs@Ag納米顆粒)利用比色或者熒光的方法檢測Hg²⁺，但檢出限比較高，且檢測范圍較窄。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供微波微波快速簡便合成氧化鉻納米顆粒的方法及其應用。

為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：

提供微波微波快速簡便合成氧化鉻納米顆粒的方法及其應用，包括以下步驟：

(1)配制20mM Cr³⁺水溶液，加熱1.5-2.5分鐘，得加熱水溶液；

(2)當所述加熱水溶液沸騰且出現大量均勻氣泡時停止加熱并將其取出；立即添加檸檬酸鈉水溶液，得混合液；所示檸檬酸鈉與所述Cr³⁺水溶液中Cr³⁺的比例為10：1-1：1；

(3)繼續將混合溶液加熱1-2分鐘，取出并在黑暗中冷卻至室溫，得混合物；

(4)將所述混合物離心，得藍綠色沉淀；

(5)將所述沉淀用水重新分散，即得到純化的氧化鉻納米顆粒(Cr₂O₃ NPs)。