[发明专利]一种碳量子点复合央辐射状二氧化硅球及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种碳量子点复合央辐射状二氧化硅球，包括二氧化硅球和碳量子点，所述二氧化硅球呈央辐射状，且所述二氧化硅球的表面具有氨基改性基团；所述碳量子点负载于所述二氧化硅球中。本发明的另一方面公开了上述碳量子点复合央辐射状二氧化硅球的制备方法，包括以下步骤：S1：提供二氧化硅球，所述二氧化硅球呈央辐射状；S2：提供氨基改性剂，使所述氨基改性剂与所述二氧化硅球混合，并进行反应得到第一混合液；S3：提供碳量子点前驱体混合液，使所述碳量子点前驱体混合液与所述第一混合液混合，并进行水热反应，即可得到所述碳量子点复合央辐射状二氧化硅球。

技术领域

本申请涉及发光材料制备领域，尤其涉及一种碳量子点复合央辐射状二氧化硅球及其制备方法与应用。

背景技术

近年来的研究发现，碳量子点(CQDs)作为电子给体或受体，具有优异的化学荧光特性，例如稳定性好、低毒性和优异的生物相容性等，因此常被用来作为荧光传感。该荧光传感分析技术因灵敏度高、稳定性好、响应时间短、操作简便及成本低等优点从而受到了越来越多的关注。但现有的碳量子点仍有发光稳定性差、使用寿命短等缺点。二氧化硅是一种常用且优异的载体材料，无毒且具有良好的生物相容性，因此常被用来作为载体稳定碳量子点。

现有硅基荧光复合材料多由二氧化硅球简单包覆碳量子点构成，如专利公开文件CN111635758A中提供了一种在氨碱条件下正硅酸乙酯的水解反应中原位包覆碳量子点的方法，但该硅基荧光复合材料不仅无法解决碳量子点本身因自身聚集而造成猝灭的弊端，同时也不能实现碳量子点的固态发光以及荧光增强。

发明内容

基于此，本发明提出了一种碳量子点复合央辐射状二氧化硅球，包括二氧化硅球和碳量子点，所述二氧化硅球呈央辐射状，且所述二氧化硅球的表面具有氨基改性基团；所述碳量子点负载于所述二氧化硅球中。

在其中一个实施例中，所述二氧化硅球具有三维网络孔道，所述三维网络孔道的平均直径为10nm-20nm，所述碳量子点的平均粒径为1nm-10nm。

本发明中的碳量子点复合央辐射状二氧化硅球通过央辐射状二氧化硅球作为复合材料的支撑载体，这样的载体具有大型三维孔道以及高度可及内表面，易于改性接枝，另外，央辐射状的所述二氧化硅球表面具有的氨基改性基团，使所述碳量子点通过静电吸附穿插在其三维网络孔道中，从而避免了碳量子点聚集导致荧光自猝灭，实现了碳量子点在固态时的荧光发射，并且大幅提高了荧光量子产率与稳定性。

本发明还提出了上述碳量子点复合央辐射状二氧化硅球的制备方法，包括以下步骤：

S1：提供二氧化硅球，所述二氧化硅球呈央辐射状；

S2：提供氨基改性剂，使所述氨基改性剂与所述二氧化硅球混合，并进行反应得到第一混合液；

S3：提供碳量子点前驱体混合液，使所述碳量子点前驱体混合液与所述第一混合液混合，并进行水热反应，即可得到所述碳量子点复合央辐射状二氧化硅球。

在其中一个实施例中，所述步骤S1包括：

S101:提供催化剂和第一溶剂，使所述催化剂溶于第一溶剂得到第一溶液，在所述第一溶液中加入模板剂，充分混合后，加入硅源，反应后得到所述二氧化硅球。

在其中一个实施例中，所述催化剂为三乙醇胺，所述第一溶剂为水和乙醇中的至少一种，所述第一溶液的浓度为20mg/mL-30mg/mL。

在其中一个实施例中，所述模板剂包括阴离子模板剂和阳离子模板剂，所述阴离子模板剂与所述阳离子模板剂的摩尔比为0.2:1-2:1。

在其中一个实施例中，所述硅源为正硅酸乙酯，所述催化剂与所述硅源的质量比为1:93-1:62。