[发明专利]一种染料可控掺杂二氧化硅纳米粒子的制备方法

权利要求书

1、一种染料可控掺杂二氧化硅纳米粒子的制备方法，有二氧化硅内核的制备、二氧化硅表面功能基团的修饰、染料的共价偶联、间隔二氧化硅层的制备和染料层与间隔二氧化硅层的交替生长的工艺过程：

所说的二氧化硅内核的制备，是将正硅酸乙酯溶解在乙醇、氨水和水的混合溶液中，通过正硅酸乙酯的水解和缩聚制得二氧化硅内核；

所说的二氧化硅表面功能基团的修饰，是通过硅烷偶联剂的水解和缩合，进行二氧化硅表面的氨基或巯基修饰，或者将具有氨基表面的二氧化硅粒子修饰上羧基功能基团或醛基功能基团；

所说的染料与硅层的共价偶联，是指表面功能基团修饰后的二氧化硅纳米粒子在乙醇溶液中分别与带有异硫氰根、磺酸根、亚磺酰胺基、醛基和羧基的染料分子共价偶联；或与带有氨基、马来酰亚胺基团或重金属离子的染料分子共价偶联；反应液中染料的质量百分含量是0.0006％～0.01％；共价偶联过程是在搅拌条件下，避光反应10～14小时；

所说的间隔二氧化硅层的制备，是指将表面共价偶联染料的二氧化硅纳米粒子溶解在乙醇、氨水和水的混合溶液中加入有机硅源正硅酸乙酯，通过正硅酸乙酯的水解和缩聚表面包覆二氧化硅层；或将表面共价偶联染料的二氧化硅纳米粒子溶解在水中通过无机硅源硅酸钠水解和缩聚制得二氧化硅层；有机硅源包覆中，反应液中正硅酸乙酯的质量百分含量为0.35％～3.0％，氨水的质量百分含量是1.15％～6％，水的质量百分比含量是1.9％～10％，乙醇与水的质量比是50～10∶1，反应温度在20℃～60℃水浴3～12小时；无机硅源包覆中，硅酸钠的质量百分含量是0.02％～0.49％，反应中用阳离子树脂调节硅酸钠溶液的pH值为9～11，反应温度在35℃～45℃水浴12～48小时；

所说的染料层与间隔二氧化硅层的交替生长，是指重复表面功能基团的修饰、染料的共价偶联和间隔二氧化硅层的制备工艺步骤，使染料与二氧化硅层交替生长。

2、按照权利要求1所述的一种染料可控掺杂二氧化硅纳米粒子的制备方法，其特征在于，所说的二氧化硅内核的制备，反应液中正硅酸乙酯的质量百分含量是2.63％～5.58％，氨水的质量百分含量是1.8％～6％，水的质量百分比含量是0.9％～6％，乙醇与水的质量比是100∶1～6，反应温度是20℃～60℃，反应时间是3～12小时。

3、按照权利要求1所述的一种染料可控掺杂二氧化硅纳米粒子的制备方法，其特征在于，所说的氨基或巯基修饰，是将二氧化硅内核粒子溶解在乙醇中，加入带有氨基或巯基的硅烷偶联剂，反应液中硅烷偶联剂的质量百分含量是0.048％～0.29％；所说的将具有氨基表面的二氧化硅粒子修饰上羧基功能基团，是将制得的氨基表面的二氧化硅粒子与戊二酸酐在二甲基甲酰胺中反应，反应液中戊二酸酐的质量百分含量是0.07％～1.76％；所说的将具有氨基表面的二氧化硅粒子修饰上醛基功能基团，是将氨基表面的二氧化硅粒子溶解在水中，加入戊二醛水溶液反应，反应液中戊二醛的质量百分含量是2.5％～10％。

4、按照权利要求1所述的一种染料可控掺杂二氧化硅纳米粒子的制备方法，其特征在于，所说的染料与硅层的共价偶联，是指将氨基修饰后的二氧化硅纳米粒子分别与异硫氰根荧光素、异硫氰根罗丹明、1-芘磺酸钠、丹磺酰氯、1-酸酐萘或3-羧基-7-羟基-N-琥珀酰亚胺香豆素共价偶联；将羧基修饰的二氧化硅纳米粒子与带有氨基的3-碳酰肼-7-二乙基胺香豆素共价偶联；将醛基修饰的二氧化硅纳米粒子与带有氨基的1，5-二胺萘共价偶联；将巯基修饰的二氧化硅纳米粒子与带有马来酰亚胺基团或重金属离子的4-甲基-7-二甲基胺-N-马来酰亚胺香豆素或5-碘代乙酰胺荧光素共价偶联。

5、按照权利要求1、3或4所述的一种染料可控掺杂二氧化硅纳米粒子的制备方法，其特征在于，所说的染料层与间隔二氧化硅层的交替生长，不同染料层的染料是相同的，或者是不同的；有机染料在二氧化硅中的质量百分含量是0.10％～1.64％。