[发明专利]一种具有可调控的光致发光性质的碳纳米粒子的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纳米材料领域，尤其涉及一种具有可调控的光致发光性质的碳纳米粒子的制备方法。

背景技术

具有光学性能的材料在光学材料等领域受到越来越多的关注，尤其是在生物技术领域。其中，在生物监测、传感、造影等诸多的应用领域，荧光标记技术得到了长足的发展。当前，主要的光致发光材料集中在有机染料、稀土掺杂、II-IV族量子点等。这些光致发光材料发光单一，且在制备和应用也遇到一些困难，例如染料本身容易聚合、易发生光漂白、量子产率比较低等，而新型的II-IV族量子点又具有毒性。因此，合成荧光性质比较丰富、光性质稳定的荧光材料具有重大的理论意义和应用价值。

具有荧光性质的碳纳米粒子最早是在分离碳纳米管时发现的。由于其良好的荧光性质及其广泛潜在的应用，关于荧光碳纳米粒子研究的相继展开。

目前，有报道的荧光性质的碳纳米粒子的合成有以下几种方法：激光剥离石墨(典型文献包括：Sun，Y.P.；Zhou，B.；Lin，Y.；Wang，W.；Fernando，K.A.S.；Pathak，P.；Meziani，M.J.；Harruff，B.A.；Wang，X.；Wang，H.；Luo，P.G.；Yang，H.；Kose，M.E.；Chen，B.；Veca，L.M.；Xie，S.Y.J.Am.Chem.Soc.2006，128，7756；Cao，L.；Wang，X.；Meziani，M.J.；Lu，F.；Wang，H.；Luo，P.G.；Lin，Y.；Harruff，B.A.；Veca，L.M.；Murray，D.；Xie，S.Y.；Sun，Y.P.J.Am.Chem.Soc.2007，129，11318；Hu，S.L.；Niu，K.Y.；Sun，J.；Yang，J.；Zhao，N.Q.；Du，X.W.J.Mater.Chem.2009，19，484；Wang，X.；Cao，L.；Lu，F.S.；Meziani，M.J.；Li，H.；Qi，G.；Zhou，B.；Harruff，B.A.；Kermarrec，F.；Sun，Y.P.Chem.Commun.2009，3774.)、电化学氧化石墨(典型文献包括：Zhao，Q.L.；Zhang，Z.L.；Huang，B.H.；Peng，J.；Zhang，M.；Pang，D.W.Chem.Commun.2008，5116；Zheng，L.Y.；Chi，Y.W.；Dong，Y.Q.；Lin，J.P.；Wang，B.B.J.Am.Chem.Soc.2009，131，4564.)、电化学浸润碳纳米管(典型文献包括：Xu，X.；Ray，R.；Gu，Y.；Ploehn，H.J.；Gearheart，L.；Raker，K.；Scrivens，W.J.Am.Chem.Soc.2004，126，12736；Bottini，M.；Balasubramanian，C.；Dawson，M.I.；Bergamaschi，A.；Bellucci，S.；Mustelin，T.J.Phys.Chem.B2006，110，831；Zhou，J.；Booker，C.；Li，R.；Zhou，X.；Sham，T.K.；Sun X.，；Ding，Z.J.Am.Chem.Soc.2007，129，744.)、水热相关前躯体(典型文献包括：Sun，X.M.；Li，Y.D.Angew.Chem.Int.Ed.2004，43，597；Bourlinos，A.B.；Stassinopoulos，A.；Anglos，D.；Zboril，R.；Georgakilas，V.；Giannelis，E.P.Chem.Mater.2008，20，4539；Bourlinos，A.B.；Stassinopoulos，A.；Anglos，D.；Zboril，R.；Karakassides，M.；Giannelis，E.P.Small 2008，4，455.)、电弧放电(典型文献包括：Liu，H.P.；Ye，T.；Mao，C.D.Angew.Chem.2007，119，6593；Angew.Chem.Int.Ed.2007，46，6473；Tian，L.；Ghosh，D.；Chen，W.；Pradhan，S.；Chang，X.；Chen，S.W.Chem.Mater.2009，21，2803；Ray，S.C.；Saha，A.；Jana，N.R.；Sarkar，R.J.Phys.Chem.B.2009，113，18546.)、纳米金刚石的剥离(典型文献包括：Yu，S.J.；Kang，M.W.；Chang，H.C.；Chen，K.M.；Yu，Y.C.J.Am.Chem.Soc.2005，127，17604；Fu，C.C.；Lee，H.Y.；Chen，K.；Lim，T.S.；Wu，H.Y.；Lin，P.K.；Wei，P.K.；Tsao，P.H.；Chang，H.C.；Fann，W.；Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.2007，104，727.)、微波合成和湿化学合成(典型文献包括：Zhu，H.；Wang，X.L.；Li，Y.L.；Wang，Z.J.；Yang，F.；Yang，X.R.Chem.Commun.2009，5118；Liu，R.L；Wu，D.Q.；Liu，S.H.；Koynov，K.；Knoll，W.；Li，Q.Angew.Chem.Int.Ed.2009，48，4598.)等。通过这些方法得到的碳纳米粒子表面有一些特殊基团(如羧基、羟基)，易于表面修饰。这些基团的存在也使碳纳米粒子具有好的亲水性和生物相容性。有研究报道在同样尺寸下的纳米粒子中，碳纳米粒子在生物体内毒性表现最低。重要的是，这些碳纳米粒子具有丰富的可见荧光性质(紫外可见激发，可见发射；近红外激发，可见发射；近红外激发，近红外发射)，且发光稳定。碳纳米粒子这种易于实现表面功能化、发光稳定等优点，在生物技术及光学材料领域受到越来越多的关注。