一种含石墨化碳点的纳米空心球的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种含石墨化碳点的纳米空心球的制备方法，本发明专利技术先以正硅酸四乙酯、十六烷基三甲基溴化铵、1,2‑二(三乙氧基硅基)乙烷、氨基丙基三乙氧基硅烷、氨水、盐酸为原料，制备含氨基丙基三乙氧基硅烷的硅球，然后将这种硅球分散于无水乙醇中，高温加热，加热过程，形成空心二氧化硅，同时，氨基丙基三乙氧基硅烷和无水乙醇也在加热过程中在硅球中碳化，即，空心二氧化硅纳米粒子和石墨化碳点的形成过程与该两种纳米粒子的复合过程是在高温加热过程中一步完成的。本发明专利技术提供的制备方法，过程简捷，成本低廉，获得的含石墨化碳点的空心二氧化硅纳米复合粒子，生物相容性好，在光热治疗、药物装载、药物缓释等领域有很好的应用前景。

A preparation method of nano hollow spheres containing graphitized carbon dots

【技术实现步骤摘要】
一种含石墨化碳点的纳米空心球的制备方法
本专利技术涉及材料领域，具体涉及到一种含石墨化碳点的纳米空心球的制备方法。
技术介绍
石墨化碳点，即具有石墨结构的纳米碳粒子，包括石墨烯量子点、碳纳米点等。石墨化碳点在药物输送、光热治疗、光动力治疗、荧光成像以及生物传感器和发光二极管等方面有应用前景。但是，作为单纯的石墨化碳点，其功能是有限的。将石墨化碳点与其它材料复合，形成功能强大的复合粒子，则将有利于推动石墨化碳点在更广阔的领域里的应用。制备复合粒子，通常的方法是先制备好几种粒子，然后通过物理吸附或化学连接等途径将这几种粒子组装成一个粒子。例如，将石墨烯量子点与金纳米粒子复合，可以先通过浓硝酸处理炭黑获得表面羧基化的石墨烯量子点，同时合成巯基乙胺修饰的金纳米粒子，再通过石墨烯量子点表面羧基与金纳米粒子表面氨基形成酰胺键的方法，将石墨烯量子点与金纳米粒子复合在一起，形成的复合粒子可用于重金属离子的电化学检测[SiongLuongTing,ShuJingEe,ArundithiAnanthanarayanan,KamChewLeong,PengChen.Graphenequantumdotsfunctionalizedgoldnanoparticlesforsensitiveelectrochemicaldetectionofheavymetalions.ElectrochimicaActa172(2015)7–11]；再如，将石墨烯量子点与介孔二氧化硅复合，方法是，先以炭黑为原料合成表面带羧基的石墨烯量子点，同时合成表面带氨基的介孔二氧化硅，然后通过石墨烯量子点上的羧基与介孔二氧化硅表面的氨基反应，通过酰胺键将石墨烯量子点与介孔二氧化硅连接在一起，形成的复合粒子可用于载药和光热治疗[YanGao,ShuanglingZhong,LifengXu,ShihaoHe,YuemingDou,ShengnanZhao,PengChen,XuejunCui.Mesoporoussilicananoparticlescappedwithgraphenequantumdotsasmultifunctionaldrugcarriersforphoto-thermalandredox-responsiverelease.MicroporousandMesoporousMaterials278(2019)130–137]。将石墨化碳点与其它材料事先分别制备好，然后再复合，这种方法的不足之处在于：实验过程较复杂，过程复杂必将带来高成本，另外，石墨化碳点只能复合到另一种材料的表面，复合上去的石墨化碳点的量有限。
技术实现思路
为克服现有方法的不足，本专利技术提出以一锅法的方法将石墨化碳点与空心二氧化硅纳米粒子复合在一起，该方法无需事先合成好石墨化碳点和空心二氧化硅然后再将二者复合，而是在一种空心二氧化硅纳米粒子的形成过程，同时形成石墨化碳点，二者在同一反应体系中进行，合成反应结束，石墨化碳点也就完成了与空心二氧化硅纳米粒子的复合过程。为了实现上述目的，本专利技术采用了如下的技术方案：一种含石墨化碳点的纳米空心球的制备方法，包括如下步骤：S1、合成有机无机杂化硅球：在去离子水中加入无水乙醇、氨水和CTAB后搅拌，待混合液中的CTAB充分溶解后，在搅拌的情况下再向该混合液中加入TEOS、BTSE和APTES并搅拌均匀，搅拌结束后对反应液进行离心处理，对沉淀分别用无水乙醇和去离子水洗涤，收集洗涤后的有机无机杂化硅球沉淀；S2、将所述有机无机杂化硅球通过温热处理并除去CTAB后，分散于无水乙醇中，加入反应釜中，盖紧反应釜，然后高温加热反应，反应结束后，自然冷却至室温，收集产物；或者将所述有机无机杂化硅球通过温热处理后，分散于无水乙醇中，加入反应釜中，盖紧反应釜，然后高温加热反应，反应结束后，自然冷却至室温，收集产物；或者将所述有机无机杂化硅球直接分散于无水乙醇中，加入反应釜中，盖紧反应釜，然后高温加热反应，反应结束后，自然冷却至室温，收集产物。进一步的，在所述步骤S1中，所加的无水乙醇与去离子水的体积比在1:1到1:4之间，所加的氨水与去离子水的体积比在1:60到1:90之间，且所加氨水的原始质量浓度为28％，所加的CTAB与去离子水的质量比在1:500到1:50之间，在5℃到50℃条件下搅拌混合液使CTAB充分溶解；所加的TEOS与去离子水的体积比为1:500到1:50之间，所加的BTSE与去离子水的体积比为1:500到1:50之间，所加的APTES与去离子水的体积比为1:500到1:50之间，向去离子水中加完TEOS、BTSE和APTES后，在室温或30℃或35℃条件下搅拌混合。进一步的，所述步骤S2具体包括：S21、将所述有机无机杂化硅球分散于去离子水中，在温水浴中加热后进行离心处理，收集沉淀；S22、将沉淀分散于无水乙醇和盐酸的混合溶液中，在温水浴中加热并搅拌，然后再进行离心处理并收集沉淀；S23、反复进行步骤S21-S22若干次，直至除去沉淀中的CTAB，随后收集沉淀用无水乙醇和去离子水对沉淀各洗涤一次；S24、将沉淀分散于无水乙醇中，并加入到反应釜中进行加热处理。进一步的，所述步骤S21中，在温度为50-90℃水浴中加热5-24h，然后进行离心处理，收集沉淀；步骤S22中，无水乙醇和盐酸的体积比为500:1且盐酸浓度为37％，在温度为50-90℃水浴中加热搅拌2-12h，然后进行离心处理，收集沉淀。进一步的，所述步骤S2具体包括：S21、将所述有机无机杂化硅球沉淀分散于去离子水中，在温度为50-90℃水浴中加热5-24h，然后离心，用无水乙醇和去离子水洗涤沉淀；S22、将沉淀分散于无水乙醇中，并加入到反应釜中进行加热处理。进一步的，所述步骤S2具体包括：将所述有机无机杂化硅球沉淀直接分散无水乙醇中，并加入到反应釜中进行加热处理。进一步的，其特征在于，反应釜的加热温度为300-550℃，加热时间为3-24h。进一步的，完成所述步骤S2后还包括如下步骤：S3、将所得产物以干燥的粉末状态保存，或分散于去离子水中保存，或分散于无水乙醇中保存。本专利技术提供的制备含石墨化碳点的空心二氧化硅的方法，过程简捷，成本低廉。由于空心二氧化硅有很大的内部空腔，其内部空腔和壳层均具有载药功能，载药后对药物有缓释的功能，而石墨化碳点可用于光热治疗等用途，可见，含石墨化碳点的空心二氧化硅，是一种多功能的纳米复合粒子。石墨化碳点的主要化学元素是碳，空心二氧化硅可生物降解，降解产物毒性很低或几乎无毒性，因此，本专利技术获得的含石墨化碳点的空心二氧化硅纳米复合粒子，生物相容性好，在光热治疗、药物装载、药物缓释等领域有很好的应用前景。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含石墨化碳点的纳米空心球的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：/nS1、合成有机无机杂化硅球：在去离子水中加入无水乙醇、氨水和CTAB后搅拌，待混合液中的CTAB充分溶解后，在搅拌的情况下再向该混合液中加入TEOS、BTSE和APTES并搅拌均匀，搅拌结束后对反应液进行离心处理，对沉淀分别用无水乙醇和去离子水洗涤，收集洗涤后的有机无机杂化硅球沉淀；/nS2、将所述有机无机杂化硅球通过温热处理并除去CTAB后，分散于无水乙醇中，加入反应釜中，盖紧反应釜，然后高温加热反应，反应结束后，自然冷却至室温，收集产物；或者/n将所述有机无机杂化硅球通过温热处理后，分散于无水乙醇中，加入反应釜中，盖紧反应釜，然后高温加热反应，反应结束后，自然冷却至室温，收集产物；或者/n将所述有机无机杂化硅球直接分散于无水乙醇中，加入反应釜中，盖紧反应釜，然后高温加热反应，反应结束后，自然冷却至室温，收集产物。/n

【技术特征摘要】
1.一种含石墨化碳点的纳米空心球的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、合成有机无机杂化硅球：在去离子水中加入无水乙醇、氨水和CTAB后搅拌，待混合液中的CTAB充分溶解后，在搅拌的情况下再向该混合液中加入TEOS、BTSE和APTES并搅拌均匀，搅拌结束后对反应液进行离心处理，对沉淀分别用无水乙醇和去离子水洗涤，收集洗涤后的有机无机杂化硅球沉淀；
S2、将所述有机无机杂化硅球通过温热处理并除去CTAB后，分散于无水乙醇中，加入反应釜中，盖紧反应釜，然后高温加热反应，反应结束后，自然冷却至室温，收集产物；或者
将所述有机无机杂化硅球通过温热处理后，分散于无水乙醇中，加入反应釜中，盖紧反应釜，然后高温加热反应，反应结束后，自然冷却至室温，收集产物；或者
将所述有机无机杂化硅球直接分散于无水乙醇中，加入反应釜中，盖紧反应釜，然后高温加热反应，反应结束后，自然冷却至室温，收集产物。


2.如权利要求1所述的含石墨化碳点的纳米空心球的制备方法，其特征在于，在所述步骤S1中，
所加的无水乙醇与去离子水的体积比在1:1到1:4之间，所加的氨水与去离子水的体积比在1:60到1:90之间，且所加氨水的原始质量浓度为28％，所加的CTAB与去离子水的质量比在1:500到1:50之间，在5℃到50℃条件下搅拌混合液使CTAB充分溶解；
所加的TEOS与去离子水的体积比为1:500到1:50之间，所加的BTSE与去离子水的体积比为1:500到1:50之间，所加的APTES与去离子水的体积比为1:500到1:50之间，向去离子水中加完TEOS、BTSE和APTES后，在室温或30℃或35℃条件下搅拌混合。


3.如权利要求1所述的含石墨化碳点的纳米空心球的制备方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括：
S21、将所述有机无机杂化硅球分散...

【专利技术属性】
技术研发人员：储茂泉，孟天恺，付锴，章泽飞，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海;31