一种具有磁性和荧光双重功能的纳米材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种具有磁性和荧光双重功能的纳米材料及其制备方法，属于纳米材料技术领域。本发明专利技术先用木质素磺酸钠与金属盐混合物混合，经过反应制得带有磁性粒子的木质素磺酸钠，将带有磁性粒子的木质素磺酸钠于卤代烃混合后与经多巴胺与氯化铵改性所得的碳量子点混合，冷冻干燥，得坯料，将坯料经凝固浴和甲醛处理后，制得具有磁性和荧光双重功能的纳米材料。本发明专利技术制备的具有磁性和荧光双重功能的纳米材料具有长效的磁性和荧光性能，且产品的分散性较好。

【技术实现步骤摘要】
一种具有磁性和荧光双重功能的纳米材料及其制备方法
本专利技术涉及纳米材料
，具体是一种具有磁性和荧光双重功能的纳米材料及其制备方法。
技术介绍
随着纳米技术研究的进一步深入，对纳米材料的要求已经从单分散性、形貌的控制转变为构建多组分的复合纳米颗粒。通过表面外延生长等方法将多种不同材料组合在一起，成为了纳米科学技术研究的新热点。相较于单一组分的纳米颗粒，多功能纳米材料同时具备多种优良的性能，更好的解决了实际存在的功能单一使一些纳米材料的使用受限制的问题，多功能纳米材料以其优异的性能快速发展，越来越广泛的应用到不同的领域。其中，荧光材料及磁性材料因其在生化和医学领域广泛应用，受到广泛关注。量子点是尺寸在1-100nm的微晶，通常由元素周期表中II-VI或III-V族原子组成，通过调节粒径大小，可以获得不同荧光发射波长的量子点。与传统的有机荧光染料相比，量子点具有可调的荧光发射波长，窄且对称的荧光发射光谱，宽且连续的紫外吸收光谱，以及较好的光化学稳定性。目前，荧光量子点已广泛应用在生物荧光探针、生物医学成像和免疫检测分析等领域。理想的磁性荧光微球要求具有较高的比饱和磁化强度、能产生较强的荧光且荧光稳定性良好、微球尺寸可控、粒径分布窄、化学稳定性好、表面含有丰富的功能基团，且制备工艺简单、重复性良好、价格便宜等特点，它不仅可以作为核磁共振造影剂用于疾病诊断，还可以作为药物载体用于疾病治疗以及各种蛋白、细胞等的分离。如果将磁性和荧光特性溶于一体制备出磁性和荧光双重功能的复合纳米粒子，将在生物标记、荧光免疫分析、生物分离、蛋白DNA富集与分离、载药体系的制备及目标成像等领域具有很大的应用潜力。磁性荧光纳米粒子的制备方法主要包括二氧化硅包覆、聚合物包覆、种晶生长以及偶联法。然而，在其制备过程中普遍存在量子点的荧光淬灭现象。据文献报道，造成量子点荧光淬灭的原因主要有两个方面，一方面是量子点本身的光化学稳定性，由于应用环境的复杂性，量子点稳定性易受周围环境影响；另一方面是磁性纳米粒子的影响，包括磁的强的吸收作用以及磁性颗粒与量子点之间的荧光共振能量转移作用。现有技术中，专利号CN103525405A《基于天然高分子的磁性荧光双功能纳米材料及其制备方法》公开了一种以磁性粒子四氧化三铁为核，壳聚糖和聚阴离子型纤维素为壳层材料，以壳聚糖包覆的异硫氰酸荧光素为荧光材料，通过层层自组装方法得到磁性荧光粒子，专利号CN102020258A《一种磁性荧光羟基磷灰石纳米复合结构的制备方法》公开了一种通过控制钙/铕的摩尔比，将硝酸钙和硝酸铕的混合溶液、磷酸氢二铵溶液同时滴入磁性纳米粒子溶液，剧烈搅拌下得到棕黄色沉淀，制得磁性荧光羟基磷灰石纳米复合结构的磁性粒子。但是现有技术中制备的磁性荧光纳米粒子普遍存在磁性粒子在制备过程中分散性不佳，导致产品饱和磁强度不高，磁性粒子易与荧光粒子接触，从而导致荧光离子猝灭，并且通过自组装形成的磁性荧光纳米粒子强度较低，在使用过程中易使磁性粒子和荧光粒子流失，导致产品磁性和荧光性能减弱的问题。因此，研究和开发具有生物相容性，且在产品使用一段时间后仍旧具有较好磁强度和荧光性能的双功能纳米粒子具有重要的价值。
技术实现思路
针对传统技术存在的缺点，本专利技术提供了一种具有磁性和荧光双重功能的纳米材料及其制备方法。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种具有磁性和荧光双重功能的纳米材料，其特征在于，所述双功能纳米材料主要包括以下重量份数的原料组分：25~40份木质素磺酸钠，4~10份卤代烃，10~14份金属盐混合物，8~10份改性碳量子点，木质素磺酸钠具有很好的生物相容性，且分子链中含有大量活性基团，在与金属盐混合物混合后，可吸附铁离子和亚铁离子，并在卤代烃的改性下，将铁离子和亚铁离子形成的四氧化三铁固定于三维网络中，从而减少使用过程中磁性粒子的流失，且在被改性木质素磺酸钠三维网络固定后可避免与荧光粒子的直接接触，从而保持长效的荧光性能。一种具有磁性和荧光双重功能的纳米材料，其特征在于，所述具有磁性和荧光双重功能的纳米材料还包括以下重量份数的原料组分：3~8份甲醛，甲醛的加入可使通过静电力吸附在改性碳量子点表面的改性木质素磺酸钠发生交联，从而提高产品的强度，减少使用过程中荧光离子和磁性粒子的流失。作为优化，卤代烃为1,6-二溴己烷或1,3-二溴丙烷中任意一种，卤代烃的加入可使木质素磺酸钠形成更为复杂的三维交联网路，并使木质素磺酸钠形成的网络具有较好的强度，同时在形成纳米粒子后具有较好的分散性。作为优化，金属盐混合物为七水合硫酸亚铁与六水合氯化铁按摩尔比1.00：1.75混合后的混合物，所述改性碳量子点是由碳量子点经多巴胺和氯化铵改性所得，碳量子点在经过多巴胺与氯化铵的改性后表面带有正电荷，易与改性木质素磺酸钠通过静电力结合。作为优化，双功能纳米材料包括以下重量份数的原料组分：35份木质素磺酸钠，8份卤代烃，12份金属盐混合物，8份改性碳量子点和6份甲醛。作为优化，具有磁性和荧光双重功能的纳米材料的制备方法包括以下步骤：（1）将木质素磺酸钠与金属盐混合物的水溶液混合，于惰性气体氛围下搅拌反应后，再于碱性条件下搅拌反应；（2）将步骤（1）所得物质与卤代烃溶液混合，并加入碘化钾，搅拌反应后，萃取，过滤；（3）将柠檬酸经高温反应制得碳量子点溶液，将碳量子点溶液与多巴胺混合反应，透析，并与氯化铵混合，搅拌反应，旋蒸浓缩；（4）将步骤（2）所得物质与步骤（3）所得物质混合，冷冻干燥，得坯料，将坯料与凝固浴混合反应后，并加入甲醛，搅拌反应，过滤，干燥；（5）对步骤（4）所得产品进行指标分析。作为优化，具有磁性和荧光双重功能的纳米材料的制备方法主要包括以下步骤：（1）将金属盐混合物与水按质量比1：10混合，并加入金属盐混合物质量2~4倍的木质素磺酸钠，于氮气氛围中，搅拌反应后，调节pH至10~11，继续搅拌反应；（2）将步骤（1）所得物质与卤代烃溶液混合按质量比10：1~10：2混合，并加入步骤（1）所得物质质量0.01~0.02倍的碘化钾，搅拌反应后，得改性木质素磺酸钠溶液坯料，将改性木质素磺酸钠溶液坯料用石油醚萃取，除去多余卤代烃，过滤，去除油相；（3）将柠檬酸与水按质量比1：30~1：40混合，于温度为200~220℃的条件下搅拌反应5~8h后，离心分离，取上层液，于透析袋中透析10~30h，得碳量子点溶液，将碳量子点溶液与多巴胺按质量比4：1混合，搅拌反应，于透析袋中透析8~10h后，得改性碳量子点溶液坯料，将改性碳量子点溶液坯料与氯化铵按质量比8：1~10：1混合，搅拌反应后，旋蒸浓缩；（4）将步骤（2）所得物质与步骤（3）所得物质按质量比40：1~45：1混合，搅拌反应后，冷冻干燥，得坯料，将坯料与凝固浴按质量比1：5~1：8混合，搅拌反应后，再加入坯料质量0.08~0.12倍的甲醛，搅拌反应后，过滤，干燥；（5）对步骤（4）所得产品进行指标分析。作为优化，步骤（2）所述卤代烃溶液为将卤代烃与无水乙醇按质量比1：3混合，得卤代烃溶液。作为优化，步骤（3）所述透析袋为截留分子量为1000的透析袋或截留分子量为1200的透析袋中任意一种。作为优化，步骤（4）所述凝固浴为质量分数为90%的乙醇水溶液。与现有技本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有磁性和荧光双重功能的纳米材料，其特征在于，所述双功能纳米材料主要包括以下重量份数的原料组分：25~40份木质素磺酸钠，4~10份卤代烃，10~14份金属盐混合物，8~10份改性碳量子点。

【技术特征摘要】
1.一种具有磁性和荧光双重功能的纳米材料，其特征在于，所述双功能纳米材料主要包括以下重量份数的原料组分：25~40份木质素磺酸钠，4~10份卤代烃，10~14份金属盐混合物，8~10份改性碳量子点。2.根据权利要求1所述的一种具有磁性和荧光双重功能的纳米材料，其特征在于，所述具有磁性和荧光双重功能的纳米材料还包括以下重量份数的原料组分：3~8份甲醛。3.根据权利要求2所述的一种具有磁性和荧光双重功能的纳米材料，其特征在于，所述卤代烃为1,6-二溴己烷或1,3-二溴丙烷中任意一种。4.根据权利要求3所述的一种具有磁性和荧光双重功能的纳米材料，其特征在于，所述金属盐混合物为七水合硫酸亚铁与六水合氯化铁按摩尔比1.00：1.75混合后的混合物，所述改性碳量子点是由碳量子点经多巴胺与氯化铵改性所得。5.根据权利要求4所述的一种具有磁性和荧光双重功能的纳米材料，其特征在于，所述双功能纳米材料包括以下重量份数的组分：35份木质素磺酸钠，8份卤代烃，12份金属盐混合物，8份改性碳量子点和6份甲醛。6.一种双功能纳米材料的制备方法，其特征在于，具体包括以下制备步骤：（1）将木质素磺酸钠与金属盐混合物的水溶液混合，于惰性气体氛围下搅拌反应后，再于碱性条件下搅拌反应；（2）将步骤（1）所得物质与卤代烃溶液混合，并加入碘化钾，搅拌反应后，萃取，过滤；（3）将柠檬酸经高温反应制得碳量子点溶液，将碳量子点溶液与多巴胺混合反应，透析，并与氯化铵混合，搅拌反应，旋蒸浓缩；（4）将步骤（2）所得物质与步骤（3）所得物质混合，冷冻干燥，得坯料，将坯料与凝固浴混合反应后，并加入甲醛，搅拌反应，过滤，干燥；（5）对步骤（4）所得产品进行指标分析。7.根据权利要求6...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤新红，
申请(专利权)人：汤新红，
类型：发明
国别省市：江苏,32