【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及碳纳米材料，尤其涉及的是磁场下合成近红外二区响应的氮掺杂碳量子点及其制备方法与应用。
技术介绍
1、近年来，因良好的生物相容性、可调的光学性质、丰富的表面官能团等优点，碳点(<20nm)在纳米医学、电子器件、光电催化等领域展现了极高的应用潜力，受到科研工作者的广泛关注。由于所需不同性能的碳量子点具有复杂的表界面性质和丰富的异质原子掺杂种类，导致碳量子点的合成步骤十分复杂，例如：受限于氮掺杂类型/浓度的难以精确调控，氮掺杂碳点的光热治疗(利用近红外光辐照肿瘤区域形成局部过高热消融肿瘤组织的一种癌症治疗手段)效率较低；受限于结构特性与电子转移及光学性质之间的关系不明，氮化碳点的光学治疗效率难以大幅提高。目前，合成功能性碳量子点的方法主要有超声波法、水热/溶剂热法、微波辅助法、石墨激光烧蚀和剥离法和电化学氧化法等。受限于合成步骤复杂和不可调控的官能基团，开发能够调控官能基团的新方法就显得格外有意义。
2、目前，磁场已经发展为类似温度、压力一样的可以调控化学反应、制备新材料的手段。利用有机分子为前驱体制备碳点的过程包含三个阶段：一是有机分子之间通过π-π共轭或化学键等作用，形成较大的分子中间体；二是高温/高压条件下，分子中间体内部化学键被破坏，形成碳基片段和自由基；三是碳基片段继续受高温/高压作用而碳化，得到碳点。大量实验表明强磁场可以影响上述三个阶段：一是调控具有共轭基团的有机分子聚合，诱导分子中间体的堆积和取向方式发生变化，影响碳化后形成碳点的形貌结构；二是根据量子化学理论，磁场的引入会降低碳基片段的
3、然而，当前碳点性质的调控手段主要集中于常规反应条件下的参数改进，无法发展出突破现有材料极限性能的高效诊疗试剂。因此，利用强磁场来调控有机分子溶剂热分解，调控氮化碳量子点的结构特性，进而改善氮化碳量子点的光学性质，发展出突破现有材料性能的高效诊疗试剂。
4、公开号为cn109437155a的中国专利申请文献中公开了一种同时制备碳量子点和碳纳米球的方法，其中以葡萄糖为碳源制备而成的碳量子点，该碳量子点的直径为8±2nm，具有良好的水分散性，但是其并没有异质原子掺杂，且不具有近红外二区响应的性能。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题在于如何在磁场下得到近红外二区响应的氮掺杂碳量子点。
2、本专利技术通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：
3、本专利技术的第一方面提出一种磁场下合成近红外二区响应的氮掺杂碳量子点的制备方法，包括以下步骤：以葡萄糖为碳源，氨水为氮源，水为溶剂，在磁场下进行水热反应得到。
4、有益效果：本专利技术中具体以葡萄糖为碳源，氨水为氮源，以水为溶剂，并在磁场下得到所述的近红外二区响应的氮掺杂碳量子点，得到的碳量子点，其尺寸小，且具有良好的亲水性能、良好的荧光性和近红外成像性能，且可调控的氮掺杂类型和含量，有利于光热转化性能。
5、优选地，所述葡萄糖、氨水的质量体积比≤100mg:1ml。
6、优选地，所述葡萄糖、水的质量体积比≤10mg:1ml。
7、优选地，所述葡萄糖、氨水、水溶液的用量比为100mg：1ml：14ml。
8、优选地，所述水热反应的温度为150-200℃。
9、优选地，所述水热反应的时间为≥5h。
10、优选地，所述磁场的强度为≤9t。
11、优选地，还包括将水热反应后的产物进行水透析、干燥。
12、优选地，包括以下步骤：将葡萄糖、氨水、水溶液按照100mg：1ml：14ml的用量比混合得到反应液；将得到的反应液置于水热反应釜中，在9t的磁场强度的磁体中200℃下反应20h，反应结束后冷却至室温，将产物吸出到截留分子量为100kd的透析袋中，放入蒸馏水中透析，收集透析后的水溶液，冷冻干燥直至水溶液完全消失，得到所述近红外二区响应的氮掺杂碳量子点。
13、本专利技术的第二方面提出采用上述的制备方法制得的近红外二区响应的氮掺杂碳量子点。
14、优选地，所述的近红外二区响应的氮掺杂碳量子点，其在近红外二区具有良好的光热能力。
15、本专利技术的第三方面提出采用上述的制备方法制得的近红外二区响应的氮掺杂碳量子点在电子器件、荧光染料和纳米医学中的应用。
16、本专利技术的优点在于：
17、(1)本专利技术中具体以葡萄糖为碳源，氨水为氮源，以水为溶剂，并在磁场下得到所述的近红外二区响应的氮掺杂碳量子点，得到的碳量子点，其尺寸小，且具有良好的亲水性能、良好的荧光性和近红外成像性能，且可调控的氮掺杂类型和含量，有利于光热转化性能。
18、(2)本专利技术生成氮掺杂碳量子点，可以应用到电子器件、荧光染料、纳米医学等方面；
19、(3)相较于其它的专利技术，本专利技术利用的原料成本低且廉价易得，合成时间短，步骤简便，在未来应用到工业大规模制造有着很大的前景；
20、(4)本专利技术通过简易的化学反应构筑了荧光性能强的氮掺杂碳量子点，有效地实现了生物质资源的高值化利用，且得到的碳量子点具有近红外成像功能，并在近红外二区具有良好的光热能力。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种磁场下合成近红外二区响应的氮掺杂碳量子点的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：以葡萄糖为碳源，氨水为氮源，水为溶剂，在磁场下进行水热反应得到。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述葡萄糖、氨水的质量体积比≤100mg:1mL；所述葡萄糖、水的质量体积比≤10mg:1mL。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述葡萄糖、氨水、水溶液的用量比为100mg：1mL：14mL。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述水热反应的温度为150-200℃。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述水热反应的时间为≥5h。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述磁场的强度为≤9T。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，还包括将水热反应后的产物进行水透析、干燥。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将葡萄糖、氨水、水溶液按照100mg：1mL：14mL的用量比混合得到反应液；将得到的反应液置于水热反应釜中，在9T的
9.权利要求1-8任一项所述的制备方法制得的近红外二区响应的氮掺杂碳量子点。
10.权利要求9所述的近红外二区响应的氮掺杂碳量子点在电子器件、荧光染料和纳米医学中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种磁场下合成近红外二区响应的氮掺杂碳量子点的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：以葡萄糖为碳源，氨水为氮源，水为溶剂，在磁场下进行水热反应得到。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述葡萄糖、氨水的质量体积比≤100mg:1ml；所述葡萄糖、水的质量体积比≤10mg:1ml。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述葡萄糖、氨水、水溶液的用量比为100mg：1ml：14ml。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述水热反应的温度为150-200℃。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述水热反应的时间为≥5h。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述磁场的强度为≤9t。<...
【专利技术属性】
技术研发人员：王辉，钱勇，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。