[发明专利]具有上下转换功能的近红外发射荧光碳点及其制备方法

说明书

本发明公开了一种具有上下转换功能的近红光发射荧光碳点及其制备方法。该碳点的粒径在1‑50nm之间，且在不同波长的激发光照射下，产生的荧光发射峰位置均在大于670nm而小于或等于750nm的范围内，并且荧光量子产率大于15％；该制备方法包括：将碳前驱体溶解于液态有机化合物中形成混合反应液，并经加热后，形成墨绿色溶液，自该墨绿色溶液中分离出的固形物经洗涤后，即为所述碳点。本发明的碳点具有上下转换近红外发射、荧光量子产率高、半峰宽窄斯托克斯位移大，在荧光标记成像、药物输送、疾病诊断、分析检测等领域具有广阔的应用前景，同时其制备工艺简单快速、操作方便、产率高、不需要复杂昂贵的设备，成本低廉，易于实现大规模生产。

技术领域

本发明涉及一种荧光材料及其制备方法，特别涉及一种具有上下转换功能的近红外发射荧光碳点及其制备方法，属于化学和材料科学领域。

背景技术

2006年美国克莱蒙森大学的科学家Sun等首次制造出一种新型的碳纳米材料——碳量子点(简称碳点)，作为碳材料家族的新型成员，其独特的性质和潜在的应用引起人们越来越多的关注。与传统的半导体荧光量子点不同，碳点不含重金属元素，其主要组成成分碳是构成生命体的主要元素之一，具有更低的生物毒性和更好的生物相容性。此外，碳点还具有激发波长依赖性、光稳定性好以及上转换发光等特点，近红外碳点在保留了可见光碳点的诸多优点的基础上，还具有其独特的优势，如穿透深度大、能够抵消由于生物组织的光吸收及自发荧光等因素引起的干扰。在化学传感和生物成像领域显示了更大的应用前景，可以作为半导体量子点的较好的替代品。虽然近几年碳点的研究取得很多重要的进展，但得到的碳点最佳荧光发射大部分集中在可见光区，同时制备的碳点的荧光发射量子产率也较低。

近红外荧光材料(稀土发光材料、半导体量子点、有机荧光染料、碳点、荧光蛋白)因其在生物成像与检测方面的巨大应用潜力引起研究者们的广泛关注。但目前已见报道的众多近红外荧光材料存在潜在的生物毒性和稳定性问题。例如：一方面，近红外半导体量子点中的重金属泄露和表面有机基团可能会引起细胞病变；另一方面，大多数的近红外半导体量子点是在有机相中使用金属有机化合物作为前驱体合成的，合成过程中使用的毒性有机溶剂会对环境和人类的身体健康构成危害，因此严重制约了其在生物方面的应用。因此，业界亟待发展出一种性能更加优异的近红外荧光材料。

发明内容

鉴于现有技术的不足，本发明的主要目的在于提供一种具有上下转换功能的近红外发射荧光碳点，该碳点具有强近红外红光发射能力，量子产率高，且具有上下转换荧光。

本发明的另一目的在于提供一种制备所述具有上下转换功能的近红外发射荧光碳点的方法，该方法简单快速，成本低廉。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

本发明的实施例提供了一种具有上下转换功能的近红外发射荧光碳点，该碳点在波长为360nm-670nm或700-1100nm的激发光照射下，产生的荧光发射峰位置均在大于670nm而小于或等于750nm的范围内，并且荧光量子产率大于15％。

进一步的，所述碳点的粒径在10-50nm之间。

本发明实施例提供了一种制备所述具有上下转换功能的近红外发射荧光碳点的方法，包括：

将碳前驱体溶解于液态有机化合物中形成混合反应液；

将所述混合反应液在温度为100-300℃的条件下反应形成墨绿色溶液或黄绿色溶液；

以及将上述溶液中的墨绿色的固形物分离纯化，获得所述近红外发射荧光碳点。

优选的，所述混合反应液中包含浓度为0.1-30wt％的碳前驱体。