一种荧光有机聚合物纳米膜及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种具有荧光的有机聚合物纳米膜及其制备方法，属于有机聚合物膜及荧光膜材料技术领域。纳米膜的厚度为20‑60nm。本发明专利技术具有荧光的有机聚合物纳米膜水溶液和具有荧光的有机聚合物纳米膜的制备方法，1)获得具有荧光特性的有机聚合物粉体；2)将有机聚合物粉体在超声辅助下溶解于蒸馏水中，获得具有荧光特性的有机聚合物纳米膜水溶液；3)将有机聚合物纳米膜的水溶液冷冻干燥，获得具有荧光特性的有机聚合物纳米膜粉体。本发明专利技术利用直接加热法获得有机聚合物粉体，制备方法简单；利用有机聚合物溶解于水、在水溶液中自组装的机理，方便地获得有机聚合物纳米膜水溶液；利用冷冻干燥的方法，可实现有机聚合物纳米膜的规模化工业生产。

A fluorescent organic polymer nanofilm and its preparation method

The invention relates to an organic polymer nanofilm with fluorescence and a preparation method thereof, belonging to the technical field of organic polymer film and fluorescent film material. The thickness of nanofilm is 20 60 nm. The preparation methods of fluorescent organic polymer nano-film aqueous solution and fluorescent organic polymer nano-film are as follows: 1) obtaining organic polymer powder with fluorescent characteristics; 2) dissolving organic polymer powder in distilled water assisted by ultrasound to obtain organic polymer nano-film aqueous solution with fluorescent characteristics; 3) freezing the aqueous solution of organic polymer nano-film. Organic polymer nano-film powders with fluorescent properties were obtained by drying. The invention uses direct heating method to obtain organic polymer powders, and the preparation method is simple; uses the mechanism of organic polymer dissolving in water and self-assembling in aqueous solution to obtain organic polymer nanofilm aqueous solution conveniently; and realizes large-scale industrial production of organic polymer nanofilm by freeze-drying method.

【技术实现步骤摘要】
一种荧光有机聚合物纳米膜及其制备方法
本专利技术涉及一种具有荧光的有机聚合物纳米膜及其制备方法，属于有机聚合物膜及荧光膜材料

技术介绍
二维聚合物在分子电子学、催化、药物输运及传感器等领域有着潜在的应用，近年来，有关二维聚合物的研究引起了科研工作者的极大兴趣(Accountsofchemicalresearch2015,48(8),2221-2229)。然而，在溶液中合成二维有机聚合物，通常需要借助额外的底物或界面使单体分子预组装成二维的几何形状(Naturechemistry2012,4(4),287-291；AngewandteChemie2016,55(1),213-217)。为了克服这一限制，Kim小组利用形状导向的共价自组装方法，在溶液中合成了可方便转移的二维有机聚合物(JournaloftheAmericanChemicalSociety2013,135(17),6523-6528)。Zuckermann小组将具有特定序列的、荷电相反的类肽低聚体在水溶液中混合，获得了二维结晶聚合物纳米片(Naturematerials2010,9(5),454-460)。尽管如此，在无模板、表面或界面辅助的情况下，在溶液中规模化制备二维有机聚合物，仍然是一项富有挑战性的课题。具有荧光特性的二维聚合物，在光电子器件、生物传感器及功能性墨水等领域，有着潜在的应用(Chem.Soc.Rev.2018,47,3265-3300)。然而，具有荧光特性的二维有机聚合物，到目前为止，尚未见文献报道。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供一种具有荧光的有机聚合物纳米膜及其制备方法。本专利技术的技术方案如下：一种具有荧光的有机聚合物纳米膜，其特征在于：纳米膜的厚度为20-60nm；浓度为0.005mg/mL的有机聚合物纳米膜水溶液在200-400nm波长激发下的发射峰位于437±3nm，相对量子产率为66-76％。一种具有荧光的有机聚合物纳米膜水溶液的制备方法，包括步骤如下：1)获得具有荧光特性的有机聚合物粉体；2)将步骤1)中所述有机聚合物粉体在超声辅助下溶解于蒸馏水中，获得具有荧光特性的有机聚合物纳米膜水溶液。一种具有荧光的有机聚合物纳米膜的制备方法，包括步骤如下：1)获得具有荧光特性的有机聚合物粉体；2)将步骤1)中所述有机聚合物粉体在超声辅助下溶解于蒸馏水中，获得具有荧光特性的有机聚合物纳米膜水溶液；3)将步骤2)中所述有机聚合物纳米膜的水溶液冷冻干燥，获得具有荧光特性的有机聚合物纳米膜粉体。优选的，步骤1)所述的有机聚合物粉体的制备，包括下列步骤：a.将柠檬酸与半胱氨酸混合、研磨，得混合物A；b.将混合物A转移至容器B中，将容器B置于可控温加热炉中加热1-4h，将容器B从加热炉中取出，置于室温环境中冷却，得有机聚合物粉体。所述步骤a中的半胱氨酸，为L-半胱氨酸或D-半胱氨酸。所述步骤a中的柠檬酸与半胱氨酸，其物质的量之比为(1-3):1。所述步骤b中的容器，其材质为不锈钢、玻璃或陶瓷。所述步骤b中的混合物A与容器B，混合物A的体积不超过占容器B容积的50％。所述步骤b中的可控温加热炉，其实际加热温度为150-170℃。步骤2)所述的有机聚合物粉体溶解于蒸馏水，其聚合物浓度为0.005-16mg/mL。步骤2)所述的超声辅助，其超声功率为100-300W，超声时长为1-5min。步骤3)所述的冷冻干燥，其冷冻温度为零下40-50℃，真空度小于200Pa。本专利技术还提供所述荧光有机聚合物纳米膜的应用，用于生物组织荧光显微成像。优选的，本专利技术还提供所述荧光有机聚合物纳米膜在植物组织荧光显微分析中的应用。更优选的，以0.1～1mg/mL的荧光有机聚合物纳米膜水溶液培养生物组织。本专利技术的有益效果是：1、本专利技术利用直接加热法获得有机聚合物粉体，制备方法简单；利用有机聚合物溶解于水、在水溶液中自组装的机理，可方便地获得有机聚合物纳米膜水溶液；利用冷冻干燥的方法，可实现有机聚合物纳米膜的规模化工业生产。2、本专利技术所获得有机聚合物纳米膜，具有很高的相对荧光量子产率(＞60％)，具有生物相容性，可用于生物组织的荧光显微成像。附图说明图1为样品S-1的TEM图。图2为样品S-2的TEM图。图3为样品S-3的TEM图。图4为样品S-4的TEM图。图5为样品S-5的TEM图。图6为样品S-6的TEM图。图7为样品S-7的AFM图。图8为样品S-8的SEM图。图9为样品S-9的TEM图。图10为三种有机聚合物纳米膜水溶液在360nm激发下的荧光光谱图；三种有机聚合物纳米膜在水溶液中的浓度均为0.005mg/mL；三种有机聚合物纳米膜对应的粉体的制备条件为：柠檬酸与L-半胱氨酸物质的量之比分别为1:1、2:1和3:1，反应温度为160℃，反应时间为1h。图11为绿豆芽平均长度随培养时间的变化曲线图；绿豆芽长度的每一数值为20颗豆芽的平均长度；聚合物纳米膜水溶液的浓度为0.125mg/mL。图12为分别以(a)蒸馏水和(b)荧光有机聚合物纳米膜(0.125mg/mL)为培养液所培养的豆芽的数码相机照片；激发波长为365nm。图13为以荧光有机聚合物纳米膜(1mg/mL)为培养液所培养的豆芽切片的LSCM照片。具体实施方式下面通过具体实施例并结合附图对本专利技术的技术方案做进一步阐述，这些实施例只是为了阐述本专利技术的技术方案，而不能视为对本专利技术权利要求内容的限制。实施例中的柠檬酸购自天津市富宇精细化工有限公司；L-半胱氨酸、D-半胱氨酸购自上海麦克林生化科技有限公司。扫描电镜(SEM)照片经日本HitachiRegulus8220型场发射扫描电子显微镜检测获得；透射电镜(TEM)照片经日本JEOLJEM-2100型高分辨透射电子显微镜检测获得；激光扫描共聚焦显微照片(LSCM)经德国LeicaSP8激光扫描共聚焦显微镜检测获得；原子显微镜(AFM)照片经Multimode8NanoscopeVsystem扫描探针显微镜检测获得。实施例1一种荧光有机聚合物纳米膜的制备方法，步骤如下：将柠檬酸和L-半胱氨酸按物质的量之比1:1混合，研磨均匀，然后转移至烧杯中，将烧杯置于150℃烘箱中加热2h；将烧杯取出置于室温环境中冷却，得棕黄色粉体。称取适量粉体，超声辅助(100W,40kHz,5min)溶解于蒸馏水中，配成浓度为1mg/mL的水溶液，得荧光有机聚合物纳米膜水溶液取样，记为样品S-1，进行TEM观测(附图1)。实施例2一种荧光有机聚合物纳米膜的制备方法，步骤如下：将柠檬酸和L-半胱氨酸按物质的量之比2:1混合，研磨均匀，然后转移至烧杯中，将烧杯置于160℃烘箱中加热1h；将烧杯取出置于室温环境中冷却，得棕黄色粉体。称取适量粉体，超声辅助(200W,40kHz,3min)溶解于蒸馏水中，配成浓度为0.005mg/mL的水溶液，得荧光有机聚合物纳米膜水溶液。取样，记为样品S-2，进行TEM观测(附图2)。实施例3一种荧光有机聚合物纳米膜的制备方法，步骤如下：将柠檬酸和L-半胱氨酸按物质的量之比2:1混合，研磨均匀，然后转移至烧杯中，将烧杯置于170℃烘箱中加热1h；将烧杯取出置于室温环境中冷却，得棕黄色粉体。称取适量粉体，超声辅助(300W本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有荧光的有机聚合物纳米膜，其特征在于：纳米膜的厚度为20‑60nm；浓度为0.005mg/mL的有机聚合物纳米膜水溶液在200‑400nm波长激发下的发射峰位于437±3nm，相对量子产率为66‑76％。

【技术特征摘要】
1.一种具有荧光的有机聚合物纳米膜，其特征在于：纳米膜的厚度为20-60nm；浓度为0.005mg/mL的有机聚合物纳米膜水溶液在200-400nm波长激发下的发射峰位于437±3nm，相对量子产率为66-76％。2.如权利要求1所述的具有荧光的有机聚合物纳米膜水溶液的制备方法，包括步骤如下：1)获得具有荧光特性的有机聚合物粉体；2)将步骤1)中所述有机聚合物粉体在超声辅助下溶解于蒸馏水中，获得具有荧光特性的有机聚合物纳米膜水溶液。3.如权利要求1所述的具有荧光的有机聚合物纳米膜的制备方法，包括步骤如下：1)获得具有荧光特性的有机聚合物粉体；2)将步骤1)中所述有机聚合物粉体在超声辅助下溶解于蒸馏水中，获得具有荧光特性的有机聚合物纳米膜水溶液；3)将步骤2)中所述有机聚合物纳米膜的水溶液冷冻干燥，获得具有荧光特性的有机聚合物纳米膜粉体。4.如权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于，步骤1)所述的有机聚合物粉体的制备，包括下列步骤：a.将柠檬酸与半胱氨酸混合、研磨，得混合物A；b.将混合物A转移至...

【专利技术属性】
技术研发人员：盖利刚，冯宝羲，班青，
申请(专利权)人：齐鲁工业大学，
类型：发明
国别省市：山东,37