[发明专利]一种染料-石墨烯-聚乙烯醇三元荧光复合物及制备方法

说明书

一种染料‑石墨烯‑聚乙烯醇三元荧光复合物，其是由吲哚菁染料、水溶性石墨烯及聚乙烯醇在液相下通过物理或化学作用制成的染料‑石墨烯‑聚乙烯醇三元荧光复合物。制备方法：1、吲哚菁染料、水溶性石墨烯和聚乙烯醇三者直接混合的物理法。2、将吲哚菁染料分子中的羧基活化成琥珀酰亚胺酯，再以三种方法进行复合：a将聚乙烯醇与水溶性石墨烯混合制成的膜，浸入到染料的N‑羟基琥珀酰亚胺酯液中；b在聚乙烯醇与染料的N‑羟基琥珀酰亚胺酯作用后，再加入水溶性石墨烯；c聚乙烯醇、水溶性石墨烯和染料的N‑羟基琥珀酰亚胺酯直接混合、作用。本发明的复合物同时具有良好的热稳定性、机械强度及荧光特性，而且制备方法简单、组分复合均匀。

技术领域

本发明涉及一种石墨烯荧光高分子复合物及其制备方法，特别是一种吲哚菁染料、水溶性石墨烯和聚乙烯醇三种物质之间形成的荧光高分子复合物。

背景技术

荧光高分子材料作为一种功能材料，在生物荧光检测、传感器、药物包埋及废液治理等方面得到了广泛应用。但目前荧光高分子材料的种类还很少，其高分子基质主要为聚芳醚腈、聚甲基丙烯酸甲酯、丙烯酰胺类等，赋予其荧光的小分子物质主要为稀土离子及其配合物，如铕离子、铽离子、镱离子、铌离子、Eu(TTA)₃phen、Tb(AA)₃phen、Sm(TTA)₂(Phen)(AA)等，以及卟啉及其钴或镍配合物等。它们与高分子基质通过物理或化学键合法相结合形成荧光高分子材料，如通过荧光单体进行均聚或共聚反应等。由于这些荧光小分子物质绝大多数为无机物、具有疏水性，且价格较贵，因此与高分子基质的复合效果较差、产品制备工艺复杂且成本较高，它们的摻杂往往会降低所制备的高分子复合物的光热稳定性和机械强度，另外，这些荧光小分子物质的荧光发射波长大都很短，复合后荧光强度降低，应用于生物分析，不能很好地避开生物基质背景产生的干扰，限制了其应用。

石墨烯作为一种由碳原子以sp²杂化轨道组成六边形呈蜂巢晶格的二维结构材料，具有优异的导热和导电性、耐酸碱、高的比表面积、突出的力学性能，以及超强的机械性能和良好的电学性能。通过石墨烯的复合可以有效提高高分子化合物相应方面的性能，但其溶解性差，使复合工艺复杂以及产品组分复合不均使改性达不到预期效果，极大地影响了其与高分子化合物的复合及复合物的应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种既具有良好的热稳定性及机械强度，同时又具有荧光特性的染料-石墨烯-聚乙烯醇三元荧光复合物及制备方法。

本发明的染料-石墨烯-聚乙烯醇三元荧光复合物是由浓度为1×10^-8～1×10^-4mol/L的吲哚菁染料、浓度为1×10^-4～5g/L的水溶性石墨烯及质量分数为0.1-10wt％的聚乙烯醇，通过物理或化学方法制成的复合物；其中，石墨烯为ZL201310296390.7所述的水溶性石墨烯，吲哚菁染料为ZL02102927.X中所述的吲哚菁染料。所述的吲哚菁染料结构式为：

本发明的染料-石墨烯-聚乙烯醇三元荧光复合物的具体制备方法如下:

(1)物理方法

1)将聚乙烯醇(PVA)溶于去离子水中，加热至85-100℃，充分溶解，制备得到质量分数为0.1-10wt％的PVA水溶液。

2)将吲哚菁染料和水溶性石墨烯加入到0.1-10wt％PVA水溶液中，形成一种吲哚菁染料浓度为1×10^-8～1×10^-4mol/L和水溶性石墨烯浓度为1×10^-4～5g/L的PVA水溶液，室温下避光超声1-2h，超声频率范围为20～100KHz。室温避光下，干燥24h，得到染料-石墨烯-聚乙烯醇三元荧光复合物。

(2)化学方法