[发明专利]一种磁性碳量子点的制备方法

说明书

本发明涉及功能纳米材料制备的技术领域，具体涉及一种磁性碳量子点的制备方法，步骤如下：首先称取柠檬酸铁作为铁前驱体和碳源，将还原剂溶于适量的水配制还原剂溶液；然后将柠檬酸铁溶于所配制的还原剂溶液中，将混合溶液转移到高压釜中，密封并加热，反应一段时间，使得3价的铁还原成Fe₃O₄，同时，柠檬酸盐和还原剂碳化成氮掺杂的碳量子点(CQDs)；接下来将高压釜自然冷却至室温，反应所得产物离心得到固相A；然后，将固相A分散在分散剂中，超声、分离得到固相B；接下来，洗涤固相B多次；最后干燥洗涤后的产物，即得磁性碳量子点。本发明制备方法简单，所制备的磁性碳量子点具有优异的磁性和荧光性能，无毒且成本较低。

技术领域

本发明涉及功能纳米材料制备的技术领域，具体涉及一种磁性碳量子点的制备方法。

背景技术

磁性纳米材料自问世以来，受到人们的广泛关注，纳米材料以其独特的性质广泛应用于生物医学等众多学科领域。其主要性质有：超顺磁性、低居里温度以及高磁化率等，尤其是超顺磁性的纳米颗粒，同时具有荧光性，可以应用在各种各样的生物医学中，例如核磁共振成像(MRI)、荧光成像、药物载体和光热治疗等。因此，人们对它产生了很大的兴趣。

为了构建磁性-荧光复合纳米颗粒(NPs)，人们付出了很大的努力来结合磁性和荧光性能纳入复合纳米功能材料，证明两种组分性质的材料可以同时存在。但是，常规的磁性-荧光复合纳米颗粒，在很多实际应用上还是有一些限制，例如贵金属纳米颗粒和一些稀土金属纳米颗粒具有光稳定性差、生物相容性差、毒性高、成本高等缺点。另外，复杂的多步骤合成方法制备磁性荧光复合纳米颗粒也阻碍了其实际应用。

最近几年出现了一种新型的荧光材料：碳量子点(CQDs)，其颗粒粒径小于10nm，是一种类球形的碳颗粒，也是碳质骨架和表面基团所构成的一种新型纳米材料。CQDs与金属量子点材料相比，具有低毒性的优点，因此它对环境的危害较小；CQDs还具有生物相容性好、易于功能化等特点，是继富勒烯、碳纳米管和石墨烯之后最受欢迎的碳纳米材料之一。

由于CQDs的光学性能优于其他荧光材料，CQDs荧光材料在体外和体内比传统荧光材料更适合用于光学生物成像。此外，CQDs可以很容易地通过各种低成本和多种原料的合成方法获得。本发明是通过溶剂热法制备Fe₃O₄-CQDs复合纳米颗粒，得到性能良好的磁性碳量子点。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明以柠檬酸铁作为铁前驱体和碳源，三乙烯四胺(三乙醇胺、二乙烯三胺)作为还原剂和氮源存在于反应介质中，提供一种工艺简单、产品性能优良的磁性碳量子点的制备方法。为实现本发明的目的，采用如下技术方案：

一种磁性碳量子点的制备方法，包括以下步骤：

步骤S1：称量：称取一定质量柠檬酸铁作为铁前驱体和碳源；

步骤S2：配制还原剂溶液：将一定量的还原剂与水混合；

步骤S3：混合及反应：将步骤S1中的柠檬酸铁溶于一定体积步骤S2所配制的还原剂溶液中，并且将混合溶液转移到高压釜中，密封并加热到一定温度，反应一段时间，使得3价的铁还原成Fe₃O₄，同时，柠檬酸盐和还原剂碳化成氮掺杂的碳量子点；

步骤S4：磁性分离：将步骤S3中高压釜自然冷却至室温，反应所得的产物离心分离得到固相A；

步骤S5：超声分散：将步骤S4所得的固相A分散在一定体积的分散剂中，超声分散一定的时间，然后离心分离，得到固相B；

步骤S6：洗涤：采用清洗剂将步骤S5所得的固相B洗涤多次；

步骤S7：干燥：将步骤S6中洗涤后的产物转移到烘箱中，并且在一定的温度下干燥一定时间，即得磁性碳量子点。