[发明专利]磁性荧光双功能纳米复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一纳米材料领域的技术，具体是一种磁性荧光双功能纳米复合材料及其制备方法。

背景技术

单一功能的材料不可避免地受到一些应用限制，无法满足日益复杂的现代社会生产生活需要。多功能复合材料集合多种单一功能材料的优点而广受欢迎，其中磁性荧光双功能复合材料由于具有相对稳定的化学性质以及良好的生物相容性等特点，在生物领域具有巨大的应用潜力。

但是，目前的磁性荧光双功能复合材料仍存在诸多问题，例如光学稳定性较差并且在使用过程中经常出现光漂白现象的问题、生物相容性问题以及半导体量子点存在重金属毒性的问题。上述问题使其应用于生物系统时会造成严重的威胁，因而制约着磁性荧光双功能材料在生物领域的应用。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提出了一种磁性荧光双功能纳米复合材料及其制备方法，采用连接剂EDC和NHS，通过形成化学键将磁性纳米颗粒和荧光碳量子点连接，化学稳定性好，同时磁性荧光双功能纳米复合材料具有水溶性好、毒性低以及良好的生物相容性等优点。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种磁性荧光双功能纳米复合材料，包括：

荧光碳量子点，其表面修饰带有羧基基团的；

磁性纳米颗粒复合微球，包括Fe₃O₄磁性纳米颗粒和SiO₂包埋层，其表面修饰带有氨基基团；

所述的荧光碳量子点通过荧光碳量子点表面的羧基基团与磁性纳米颗粒复合微球表面的氨基基团化学偶合连接。

所述荧光碳量子点的粒径为2～5nm。

本发明涉及一种磁性荧光双功能纳米复合材料的制备方法，首先分别制备磁性纳米颗粒复合微球和荧光碳量子点溶液；然后将磁性纳米颗粒复合微球加入荧光碳量子点溶液中，通过连接剂偶合磁性纳米颗粒复合微球表面的氨基基团和荧光碳量子点表面的羧基基团，得到磁性荧光双功能纳米复合材料。

所述的制备磁性纳米颗粒复合微球，包括以下步骤：

S₁，制备磁性纳米颗粒：以FeSO₄·7H₂O和FeCl₃·6H₂O为原料通过共沉淀法制得Fe₃O₄磁性纳米颗粒；

S₂，SiO₂包埋：先后用盐酸和柠檬酸钠对Fe₃O₄磁性纳米颗粒进行改性，将改性后的Fe₃O₄磁性纳米颗粒均匀分散在含有氨水的乙醇溶液中，在搅拌状态下逐滴加入TEOS(正硅酸乙酯)，制得SiO₂包埋的Fe₃O₄磁性纳米颗粒；

S₃，氨基修饰：将SiO₂包埋的Fe₃O₄磁性纳米颗粒均匀分散在乙醇溶液中，再加入APTES(3-氨丙基三乙氧基硅烷)，回流反应，得到磁性纳米颗粒复合微球。

所述的步骤S₁中共沉淀法制备Fe₃O₄磁性纳米颗粒在惰性气体保护下的水溶液中进行，溶液pH为9～11。

所述的步骤S₁中Fe²⁺与Fe³⁺的摩尔比为1:1.75～1:1.8。

所述的步骤S₂中，乙醇溶液中乙醇和水的体积比为4:1～3:1，以便提高Fe₃O₄磁性纳米颗粒的分散性；氨水和全部加入的TEOS的体积比为5:2～5:3。

所述的制备荧光碳量子点溶液采用水热法，以柠檬酸为原料。

所述的连接剂包括EDC(1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐)和NHS(N-羟基琥珀酰亚胺)。

技术效果

与现有技术相比，具有如下优点：

1)本发明通过在磁性纳米颗粒表面包覆SiO₂，一方面可以在表面引入大量的羟基，获得稳定性和分散性均较好的水溶性纳米粒子；另一方面，降低了磁性纳米粒子的团聚以及磁性纳米粒子对荧光的猝灭作用；进一步通过羟基在其表面修饰连接大量氨基，有利于与荧光碳量子点进行连接；