[发明专利]一种用化学交联增强聚合物点荧光性能的方法

说明书

技术领域

本发明属于聚合物点技术领域，具体涉及一种用化学交联增强聚合物点荧光性能的方法。

背景技术

荧光碳点类材料(包括石墨烯量子点、碳纳米点以及聚合物点)得到了人们广泛的关注。它们具有下转化、上转化荧光性质，化学稳定性，良好的生物相容性以及低毒性，有效的化学修饰性；在生物成像，医疗诊断，催化和光伏器件方面有着广泛的应用前景。在三大类碳点材料当中，非共轭聚合物点研究起步较晚，至今为止不到十篇研究论文出现。对于聚合物点中荧光发光行为，以及如何增强其荧光发射都是亟待解决的科学问题。

通常来讲，聚合物点(我们在本专利中设计的聚合物点是指非共轭聚合物点)的制备方法大体包括如下三种，不同线性聚合物经过一定方式的交联、团聚；不同线性聚合物经过一定方式的脱水、碳化；发色团和高分子表面活性剂的组装及胶束化。尽管有少数的工作介绍以上三种制备聚合物点的方法，有效的批量地制备聚合物点仍然具有实际应用意义，尤其是聚合物点中的明确发光机理亟待解决。

本发明利用线性聚合物交联的方式，使一类非共轭聚合物点具有较强的荧光特性。这种新奇的交联增强发光(crosslink enhanced emission,CEE)现象在学术界没有任何专利和研究论文进行报道，是一种新颖的学术概念。由于本发明涉及的制备荧光聚合物点方法的普适性和批量生产性，因此对实际应用也有着非常重大的意义。

发明内容

本发明的目的是以通用线性聚合物出发，通过交联的办法，制备具有荧光性能的聚合物点(polymer dots,PDs)。

为达到本发明的目的，本发明的技术方案包括以下步骤：1.通过聚合物交联的办法制备荧光聚合物点；2.对制备的荧光聚合物点进行分离提纯。

1：荧光聚合物点(PDs)的制备

荧光聚合物点(PDs)的制备：将0.5～1.5g聚乙烯亚胺(重均分子量600～10000)和1.0～5.0g四氯化碳混合，60～180℃下加热2～10小时，得到蓝色荧光的聚合物点；起始的支化聚乙烯亚胺在变成聚合物点的过程中，部分一级胺转变为二级胺、部分二级胺转变为三级胺，而部分三级胺转变为四级胺。由于限制聚合物链的振动和转动弛豫，所制备的聚合物点荧光性能得到了大大的增强，我们命名此现象为交联增强发光(crosslink enhanced emission,CEE)效应。

2：对制备的荧光聚合物点进行分离提纯

向上述反应体系中加入30～80mL去离子水溶解反应产物，用分液漏斗将过量的四氯化碳去掉，再用分子量为1000～5000的渗析袋分离提纯聚合物点，保留袋内产物，从而实现用化学交联增强聚合物点的荧光性能。

本发明所述的交联法制备荧光聚合物点具有批量化和普适化的特点，对荧光机理的理解有着重大的指导意义。利用聚合物点稳定的荧光性质，可将其应用在生物成像方面；此技术可以减少传统荧光物质成像过程中，分解毒性物质对生物体的伤害。

附图说明

图1：本发明制备的荧光聚合物点的透射电子显微镜形貌表征照片；(a)图为整体分布图，可以看到聚合物点的尺寸分布存在一定宽的分布范围，大约为10～120纳米，(b)图为单个聚合物点的放大透射照片，可以看到整个聚合物点不存在晶格结构，是无定型的聚集体结构；

图2：本发明制备的聚合物点的红外谱图；图中标记为各个基团的位置，3423cm^-1处对应着C-N的伸缩振动，2923cm^-1和2850cm^-1对应C-H的伸缩振动,1126cm^-1处对应着C-N的不对称伸缩振动，1615cm^-1处对应NH的弯曲振动；

图3：本发明制备的聚合物点的光学性质曲线：a)聚合物点的吸收谱及激发依赖荧光光谱；b)聚合物点的温度依赖荧光性质，插图为温度和荧光强度的线性关系；

图4：实施例4中聚合物点的吸收曲线(a)及激发依赖荧光性质曲线(b)；

图5：实施例5中聚合物点的吸收曲线(a)及激发依赖荧光性质曲线(b)；

图6：实施例6中聚合物点的激发依赖荧光性质曲线；

图7：实施例7中聚合物点的激发依赖荧光性质曲线；