[发明专利]pH响应性碳纳米管荧光探针的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种纳米材料技术领域的制备方法，具体是一种pH响应性碳纳米管荧光探针的制备方法。

背景技术

碳纳米管(Carbon Nanotube，简称CNT)是近年来被发现的一种新型碳结构(S.Iijima，Nature 1991，354，56)，是由碳原子形成的石墨烯片层卷曲而成的无缝中空碳管，两端各有半个富勒烯分子封端，是一种具有高度离域化π电子共轭体系的一维量子材料。碳纳米管分为单壁碳纳米管(Single-wall Nanotube，SWCNT)和多壁碳纳米管(Multi-wall Nanotube，MWCNT)。其制备方法主要有催化热解、电弧放电、模板法、化学气相沉积法等。

碳纳米管(CNT)自问世以来，由于其独特的电子和力学性质及准一维管状的分子结构迅速成为物理、化学、材料乃至生物学研究的热点。最近，随着碳纳米管科学与生物、电子等学科领域的深入交叉，一种新型的功能化碳纳米管材料——荧光碳纳米管应运而生。荧光碳纳米管一般由量子点、染料分子、带发色团的高分子与碳纳米管复合而成。由于其在生物探针、荧光纳米传感器、纳米光活性材料等领域有着广阔的应用前景，引起了科学界的巨大关注。目前已报道有多种荧光碳纳米管通过非共价和共价的化学方法成功制备。但随着纳米材料在各个领域应用的研究不断深入，人们需要具有开发出智能型的，具有一定响应特性的荧光碳纳米管探针。

经过对现有技术的文献检索发现，Nozomi Nakayama-Ratchford等在《J.Am.Chem.Soc》(《美国化学会志》)(2007，129，2448)上发表的文章“Noncovalent Functionalization of Carbon Nanotubes byFluorescein-Polyethylene Glycol：Supramolecular Conjugates withpH-Dependent Absorbance and Fluorescence”(一种具有pH响应荧光特性的功能化碳管的制备方法)，该技术采用经荧光素修饰的聚乙二醇对单壁碳纳米管进行非共价性的物理包覆，由此获得的pH响应性荧光碳管具有随pH增大而荧光强度增强的响应特性。但目前尚无具有随pH减小而荧光增强的pH响应性荧光碳管的相关报道。吖啶橙是一种常用的生物荧光染料，它具有荧光效率高，生物毒性较小等特点。将吖啶橙和碳纳米管以简单的非共价的物理作用相结合，可以得到一种荧光强度随pH值减小而增强的pH响应性碳纳米管荧光探针。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种pH响应性碳纳米管荧光探针的制备方法，即使用非共价的物理包覆作用，使吖啶橙分子与碳纳米管相结合，得到的pH响应性荧光碳管具有荧光强度随pH值减小而增强的功能。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括以下步骤：

步骤(a)：将1重量份碳纳米管原料和1～100重量份的氧化性酸混合，依次通过超声处理和搅拌处理后抽滤，然后用去离子水反复洗涤至pH值为7，经真空干燥后得到纯化碳纳米管；

所述的碳纳米管原料是指：通过催化热解、电弧放电、模板法或化学气相沉积法方法制备得到的单壁或多壁碳纳米管。

所述的氧化性酸是指：1～5mol/L的硝酸、0.1～100％重量酸浓度硫酸、1/100～100/1摩尔比硝酸和硫酸的混合溶液、1/100～100/1摩尔比高锰酸钾和硫酸混合溶液或1/100～100/1摩尔比H₂O₂和硫酸混合溶液中的一种。

所述的超声处理是指采用20kHz～100kHz频率的超声波处理1～100min；

所述的搅拌处理是指在20～200℃的环境下搅拌反应1～50h；

所述的抽滤是指以ф0.22μm聚四氟乙烯微孔滤膜进行抽滤。

步骤(b)：将1重量份纯化碳纳米管和1～100重量份的氧化性酸混合后依次通过超声处理和二次搅拌处理后抽滤，然后用去离子水反复洗涤至pH值为7，真空干燥后得到纯化截短碳纳米管；

所述的氧化性酸是指：1～5mol/L的硝酸、0.1～100％重量酸浓度硫酸、1/100～100/1摩尔比硝酸和硫酸的混合溶液、1/100～100/1摩尔比高锰酸钾和硫酸混合溶液或1/100～100/1摩尔比H₂O₂和硫酸混合溶液中的一种。

所述的超声处理是指采用20kHz～100kHz频率的超声波处理1～100min；