[发明专利]一种可发射彩光的有机-无机杂化荧光纳米粒子及其制备方法

说明书

本发明提供了一种可发射彩光的有机‑无机杂化荧光纳米粒子及其制备方法，其中荧光纳米粒子包含单分散的无机纳米粒子和有机荧光碳点，所述的碳点附着在所述的无机纳米粒子的表面；所述的无机纳米粒子的粒径为30到280nm之间，所占质量比在95到99.5％之间；所述的碳点的粒径为2至6nm之间，所占质量比在0.5到5％之间，在紫外光照射下可发射蓝、绿、或红色的荧光。本发明所提供的制备方法简单、周期短，纳米粒子发光颜色鲜艳、发光强度高、发光稳定性好、无毒、无环境污染。

技术领域

本发明属于荧光纳米材料技术领域。

背景技术

目前，荧光纳米粒子在化学传感器、光学材料、光电器件及生物检测和识别等领域得到了广泛的应用。荧光纳米粒子包括单独发光的纳米粒子如量子点，上转换纳米粒子等和将荧光物质如有机荧光染料或量子点等引入到有机或无机的纳米粒子中形成一种复合荧光纳米材料。与传统的有机荧光染料相比，荧光纳米粒子具有更高的亮度和光稳定性，也能更加容易地实现水分散性和生物相容性。另外，纳米粒子尺度可以被精确控制且易于功能化从而满足其在化学、生物、能源等领域应用的要求。

目前，荧光纳米粒子主要分为无机荧光纳米粒子、有机荧光纳米粒子以及有机—无机杂化荧光纳米粒子三大类。无机荧光纳米粒子主要是无机量子点，一种由II-VI族或者III-V族元素组成的纳米颗粒或者将上述量子点简单吸附或包埋在无机纳米粒子的表面或内部。此类无机荧光纳米粒子具有很多优点，如粒径小，比表面积大，吸收系数高，发光效率高等，但其缺点也比较明显，如对水敏感，易漂白，毒性大，表面功能化差，另外其制备方法多采用高温溶剂热合成法，污染较大。有机荧光纳米粒子是以聚合物，如聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸酯类、聚丙烯酰胺类为微粒主体，通过表面键合或吸附荧光素、罗丹明(如Rhodamine6G)、菁色素等或包埋上述荧光物质而得。此类荧光纳米粒子具有发光强度高，易修饰，可应用于水相体系等特点。但荧光的稳定性较差，毒性大，制备步骤多，合成复杂，污染大等。传统有机-无机杂化荧光纳米粒子是将有机染料通过物理作用或化学作用依附于无机纳米粒子的表面或者内部。此类荧光纳米粒子尽管具有较高的发光效率和增强的对外界环境的耐受性，但其仍然受制于有机荧光染料的缺点，如毒性大，负载率低，制备方法复杂等。

发明内容

针对现有技术的缺陷或改进需求，本发明提供了一种可发射彩光的有机-无机杂化荧光纳米粒子及其制备方法，其目的在于将有机荧光碳点附着在无机纳米粒子表面形成一种有机-无机杂化荧光纳米粒子。相对于有机荧光染料和无机量子点而言，本发明方法具有合成简单，本发明的粒子具有亲水性好，生物相容性强，发光性能高且稳定，易于功能化，无毒，无环境污染等优势，进而使上述有机-无机杂化荧光纳米粒子解决现有荧光纳米粒子合成方法复杂、制备周期长、光学性能差，毒性大，污染大等问题。

本发明第一目的是提供一种可发射彩光的有机-无机杂化荧光纳米粒子，其包含单分散无机纳米粒子和有机荧光碳点；所述的碳点附着在所述的无机纳米粒子的表面，所述的碳点的粒径为2至6nm之间，所占质量比在0.5％到5％之间；所述的无机纳米粒子的粒径为30到280nm之间，所占质量比在95到99.5％之间。在紫外光照射下可发射蓝、绿、红色的荧光。

进一步地无机纳米粒子包括二氧化硅、二氧化钛、四氧化三铁，其粒径在30到280nm。

本发明的第二目的是提供一种可发射彩光的有机-无机杂化荧光纳米粒子的制备方法，包括以下步骤：(1)制备粒径在30到280nm之间的单分散无机纳米粒子；(2)将步骤(1)中得到的单分散无机纳米粒子与制备碳点的前驱液于高压水热反应釜中混合均匀，置于180℃-240℃下反应4-5小时。

优选的，前驱液为质量比为1：1-2的柠檬酸与乙二胺，溶剂为水。

优选的，前驱液为质量比为1：2-4的木质素磺酸钠与对苯二胺，溶剂为水或者乙醇。

优选地，前驱液为质量比为1：2-4的柠檬酸与1,5-二氨基萘，溶剂为水、甲醛、甲酰胺。