本发明专利技术涉及一种制备荧光碳纳米颗粒的方法。本发明专利技术方法的主要过程是：以三嵌段共聚物P123为结构导向剂，正硅酸乙酯为硅源，油溶性有机小分子、邻苯二胺（DAB）、芘（PY）、菲啰啉（PHA）为膨胀剂并作为目标荧光碳颗粒的碳源，在酸性水溶液体系合成膨胀剂/P123/二氧化硅复合材料。随后将该材料在惰性气体保护下置于管式炉中进行焙烧，焙烧温度为900℃，焙烧时间为2小时。冷却至室温后，刻蚀除去粉体中的二氧化硅组分，并对其进行硝化以及钝化处理，最终得到具有水溶性单分散性荧光碳颗粒。本发明专利技术的产物同时采用了表面活性剂P123为软模板和介孔二氧化硅为硬模板，所得到的荧光碳颗粒具有良好的分散性和稳定性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及采用软-硬模板路线自下而上制备荧光碳纳米颗粒的方法，属纳米功能碳材料制备工艺
技术介绍
突光碳基纳米材料，包括碳纳米管(carbon nanotubes)、碳点(carbon dots)和纳米金刚石(nanodiamonds)等,作为一种新型的突光材料迅速发展起来。与半导体量子点相比，其具有较高的荧光量子产率、稳定的化学组成、良好的生物相容性和低的细胞毒性等优点使荧光碳基纳米材料一出现，立即引起了化学家、材料学家和生物学家的极大热情和 关注，在生物成像、疾病检测和药物等生命科学领域初步展现出了优良的品质。关于目前的发展现状，经过对现有技术文献的检索发现，目前报道的荧光碳基纳米材料的合成方法自上而下的较多，且制备的纳米碳颗粒容易发生团聚，例如中国专利申请号200810197695.1公开了一种利用电化学氧化碳电极制备荧光碳点的方法；中国专利申请号201010126320. 3公开了一种热解乙二胺四乙酸钠盐合成荧光碳点的方法；中国专利申请号201010601015. 5公开了一种通过脉冲或连续激光光束轰击含碳的靶材制备荧光碳点的方法；中国专利号201110356592. 7公开了一种利用电化学刻蚀碳纤维电极制备荧光碳点的方法。近些年来，自下而上的合成方法由于具有操作简单、无需复杂仪器设备且可有效控制碳点尺寸、发光特性等优势引起了人们的关注。不过，大部分合成路线如水热法、微波法、氧化法，在制备过程中由于温度较高，很容易发生碳颗粒的团聚。更重要的是，目前报道中对荧光碳颗粒的制备方法的探讨仅仅是局限在一个点上，即只考察某一碳源在一个特定合成条件下得到的荧光碳颗粒，对其组分、尺寸大小和石墨化程度等影响荧光性质的参数均没有进行探索。这里，我们通过软-硬模板法，以表面活性剂形成的胶束为软模板，其中心疏水区作为疏水性有机小分子的限制空间，而胶束外围的二氧化硅作为高温焙烧过程中提供了很好的限制空间，有效的控制碳点团聚，合成尺寸可控、组分和石墨化程度可调、分散性良好的荧光碳颗粒，这一方法还未见报道。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供，根据其碳源的不同，所得到的荧光碳点的尺寸、组成和石墨化程度均有所不同，相应的荧光量子产率也随之不同。本专利技术公开了，其特征在于具有以下工艺过程和步骤 a.称取2.0 g 的 P123 (EO2q-PO7q-EO2q，分子量 5800)溶于 75 ml 1.6 M 盐酸溶液中，在40°C下搅拌至澄清后再将4. 3 g正硅酸乙酯加入到此溶液中； b.将上述溶液在40°C下继续搅拌65min后，混合溶液呈白色雾状。在1000 rpm，5min下迅速离心混合溶液,将得到的白色固体沉淀重新加入到含1. 0 g P123的75 ml 1.6M盐酸溶液中；C.在混合溶液中加入2. O g均三甲苯在40°C下强烈搅拌24小时，然后转移到373 K下水热24小时； d.上述水热产物经过滤洗涤后，在空气中干燥； e.将干燥后产物置于石英舟中，在氮气保护下放在管式炉内，以1°C/min速率升温至900°C，在900°C保持2小时，随后冷却降温至室温，收集得到的粉末； f.将上一步得到的粉末置于离心管中，用HF(10 wt%)溶液在40°C下刻蚀48小时，随后将所得溶液置于透析袋中，透析袋截留分子量范围3500，透析24小时； g.将透析后的悬浊液置于圆底烧瓶，加入悬浊液1/4体积的浓硝酸，加热至120°C，回流24小时，冷却后将所得溶液置于透析袋中，透析袋截留分子量范围3500，透析24小时； h.将透析后的溶液置于圆底烧瓶中，加入10-20mg钝化剂PEG15qqn (H2NCH2 (CH2CH2O)nCH2CH2CH2NH2)，加热至120°C，回流72小时，冷却后将所得溶液置于透析袋中，透析袋截留·分子量范围3500，透析12小时，即可得到水溶性、单分散的荧光碳纳米颗粒，其颗粒的平均直径大小为2-3. 5 nm。所述的2.0 g均三甲苯可用相同质量的不同组成和结构的其它有机分子如邻苯二胺、芘和菲啰啉代替。本专利技术的特点及优点如下所述 本专利技术所描述的一种软-硬模板制备的单分散性荧光碳颗粒，具有原料适用性广、尺寸可控性强、荧光量子产率高、分散性好且无毒性的特点，这为其在生物医学和发光电子器件等领域的应用提供了一大优势。本专利技术所用的作为碳源的膨胀剂均三甲苯可用邻苯二胺、芘、菲啰啉等有机小分子代替。选用不同组成和结构的碳源，通过调节膨胀剂与表面活性剂胶束之间的相互作用，并结合分子自身结构对其亲、疏水性的影响，可以得到尺寸、组分和石墨化程度均有所不同的荧光碳颗粒。所需实验条件温和，结果重复性好，制备过程无环境污染物释放，属于环境友好的制备工艺。附图说明图1.分别以膨胀剂均三甲苯、邻苯二胺、芘和菲啰啉为碳源所得到的荧光碳颗粒CDtmb、CDdab, CDpy、CDpha 的原子力显微镜照片(A、B、C 和 D)。图2.分别以膨胀剂均三甲苯、邻苯二胺、芘和菲啰啉为碳源所得到的荧光碳颗粒⑶ B、CDdab,⑶PY、⑶ 的透射电子显微镜照片(A、B、C和D)。图3.分别以膨胀剂均三甲苯、邻苯二胺、芘和菲啰啉为碳源所得到的荧光碳颗粒⑶ B、CDdab,⑶PY、⑶ 的紫外-可见吸收光谱和荧光发射光谱(A、B、C和D)。具体实施例方式下面对本专利技术的实施例作详细说明。本实施例在以本专利技术技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程。实施例1 (1)称取2.0g P123，溶于75 ml 1.6 M盐酸溶液中，40°C下搅拌2小时至溶液澄清后加入4. 3 g正硅酸乙酯； (2)继续反应65min后，迅速将混合液置于离心机离心分离，转速1000转，5分钟，收集沉淀； (3)将沉淀加入含有Ig P123的75 ml 1.6 M盐酸溶液中，随后加入2 g均三甲苯(可用2 g邻苯二胺或2 g芘或2 g菲啰啉代替)，在40°C下继续搅拌24小时，然后转移到373K下水热24小时； (4)将水热后的产物通过真空泵进行抽滤，并用去离子水进行清洗，得到的沉淀在空气中干燥； (5)将干燥后的产物置于石英舟中，在氮气保护下放在管式炉中，在10小时内升温至900°C，在最高温度保持2小时，随后冷却降温至室温，收集得到的粉末； (6)将上一步得到粉末置于离心管中，加入HF(10 wt%)溶液至离心管口 3-4 cm处，搅拌反应48小时，随后将反应产物置于透析袋中，透析袋截留分子量范围3500，透析24小时； (7)取20ml透析后的混合液置于圆底烧瓶，加入5 ml浓硝酸，加热至120°C，回流24小时，冷却至室温后将所得溶液置于透析袋中，透析袋截留分子量范围3500，透析24小时； (8)取20ml上述混合溶液置于圆底烧瓶，加入0.2 g钝化剂PEG15qqn，加热至120°C，回流72小时，冷却至室温后将所得溶液置于透析袋中，透析袋截留分子量范围3500，透析12小时即可得到多孔性荧光碳颗粒。对实施例所得样品的仪器检测 (1)原子力显微镜(AFM)的检测 用AFM表征上述实施例得到的荧光碳颗粒的形貌，结构表明以膨胀剂均三甲苯为碳源制备的荧光碳颗粒CDtmb高度在2-3. 5 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种制备荧光碳纳米颗粒的方法，其特征在于具有以下工艺过程和步骤：a．称取2.0?g的P123溶于75?ml?1.6?M盐酸溶液中，在40℃下搅拌至澄清后再将4.3?g?正硅酸乙酯加入到此溶液中；b．将上述溶液在40℃下继续搅拌65?min后，混合溶液呈白色雾状；在1000?rpm，5?min下迅速离心混合溶液，将得到的白色固体沉淀重新加入到含1.0?g?P123的75?ml?1.6?M盐酸溶液中；c．在混合溶液中加入2.0?g?均三甲苯，在40℃下强烈搅拌24小时，然后转移到373?K下水热24小时；d．上述水热产物经过滤洗涤后，在空气中干燥；e．将干燥后产物置于石英舟中，在氮气保护下放在管式炉内，以1℃/min速率升温至900℃，在900℃保持2小时，随后冷却降温至室温，收集得到的粉末；f．将上一步得到的粉末置于离心管中，用HF?(10?wt%)溶液在40℃下刻蚀48小时，随后将所得溶液置于透析袋中，透析袋截留分子量范围3500，透析24小时；?g．将透析后的悬浊液置于圆底烧瓶，加入悬浊液1/4体积的浓硝酸，加热至120℃，回流24小时，冷却后将所得溶液置于透析袋中，透析袋截留分子量范围3500，透析24小时；?h．将透析后的溶液置于圆底烧瓶中，加入10?20?mg钝化剂PEG1500N（H2NCH2(CH2CH2O)nCH2CH2CH2NH2），加热至120℃，回流72小时，冷却后将所得溶液置于透析袋中，透析袋截留分子量范围3500，透析12小时，即可得到水溶性、单分散性的荧光碳纳米颗粒，其颗粒平均直径为2?3.5?nm。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘瑞丽，杨玉星，吴东清，
申请(专利权)人：上海大学，
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。