[发明专利]一种荧光纳米球及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于精细化工技术领域，具体涉及一种荧光纳米球的制备方法和应用。主要是将5(6)羧基荧光素或菁类荧光化合物引入至C球的制备方法和在生物染色方面的应用。

背景技术

1.纳米结构的化学合成进展

碳纳米管的发现^[1]低维纳米结构的研究与应用开辟了崭新的方向。随着研究的不断深入，各种新奇的一维纳米结构，如非碳纳米管^[2]、纳米棒^[3]、纳米线^[4]纳米同轴电缆^[5]继被发现，引起了国际上的广泛关注。

按空间维数，纳米材料的基本单元可分为三类：零维(0D)、一维(1D)和二维(2D)。这些基本单元通过一定的组装可形成更高级的纳米结构。维数对材料的性质有重大影响，比如电子在三维、二维和一维结构中的相互作用方式是不一样的对低维纳米材料的研究特别是一维或准一维纳米材料的研究被认为是研究其它低维材料的基础，而将一维纳米结构组装成高级纳米结构是目前纳米材料研究领域的另一个热点之一，这些高级纳米结构被认为将在下一代纳米电子和光电子器件中扮演重要的角色。下面，我们将重点对三维高级纳米材料结构中的纳米空心球和纳米核—壳(Core/Shell)结构以及一维纳米材料结构中的纳米线和纳米带的进展进行简单的评述。

1.1三维高级纳米材料结构：

纳米核—壳(Core/Shell)和纳米空心球结构大多数纳米空心球和纳米核—壳(Core/Shell)结构可以看成是纳米颗粒按一定的规律堆积而成的。也有少量是层状结构一层一层堆积起来的。纳米空心球结构在化学，生物技术和材料科学方面有重要的应用。比如释放速度可控的药物胶囊，用做药物输运的人工小容器，形状可选择的吸附剂和催化剂等。纳米核—5壳(Core/Shell)结构，比如Au@Sn02^[4]可以用做纳米电容器。制备这两种结构主要是采用模板法，对纳米空心球，一般先制备凝胶，利用凝胶分散后得到的球形核做模板合成核—壳(Core/Shell)结构，然后除掉多余的球形核。对核—壳(Core/Shell)结构，先合成球形核(Core)，再在核(Core)表面沉积壳(Shell)。

纳米核—壳(Core/Shell)结构一直是人们的研究热点，目前针对纳米核—壳结构的研究较多的集中在合成碳包覆磁性金属纳米材料(CEMNs)方面，并发展了很多合成方法。很多种类的碳包覆金属和金属碳化物已经被合成，而且它们的结构，形貌和性能也被广泛的研究。然而，通过上述方法得到的碳包覆磁性纳米材料，由于缺乏了除了碳之外的非金属元素，所以限制了其进一步的表面修饰和应用^[5-6]。尽管在包覆材料的壳中引入非金属能显著提高碳包覆磁性纳米材料的表面性能，但仍没有多少研究聚焦于此。Nongyue He等^[7]通过水热法制备了碳包覆镍和铁纳米材料，将羟基引入包覆层中，拓展了该类材料的潜在应用范围。

目前，国内的研究小组在制各纳米空心球方面这方面的研究中取得了比较大的进展，焦点集中在纳米半导体和金属两个方向。中国科技大学的研究人员合成了NiS的亚微米空球^[8]。作者认为该方法非常简单有效，而且是一种非常理性的合成方法，可以为合成一些其他的纳米结构起到借鉴作用。南京大学的研究人员通过原位模板法在超声波的作用下合成了CdSe的纳米空心球^[9]。该方法的好处是模板在反应发生到最后自动消失，这避免了杂质的引入。在制备金属单质纳米空心球方面，清华大学的齐利民教授和南京大学的研究人员利用模板法分别制备了金属单质Ag和Ni的纳米空心球^[10-11]。虽然人们通过模板法合成了大量的纳米空心球，但在非金属材料，例如碳氮化合物材料的纳米空心球的合成上却一直进展不大。

1.2一维纳米材料——纳米线和纳米带