[发明专利]一种大量制备水溶性荧光碳纳米粒子的方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米材料的制备领域，尤其涉及一种具有水溶性及荧光性能的碳纳米粒子的制备方法。

背景技术

由于在电子和生物领域潜在的巨大应用价值，荧光纳米粒子引起了近期科学界的巨大关注。目前，典型的荧光粒子是从铅、镉、硅及它们的化合物发展而来的，但是这些材料对于环境方面的潜在危害以及弱的光稳定性也引起了的人们的普遍关注。

碳的纳米结构被认为是未来电子器件的基本结构单元、新型的发光材料和催化材料，在生物传感与生物医学领域具有重大的潜在应用价值，相关研究在纳米科学和技术领域具有重要意义。由于量子尺寸效应和介电限域效应的影响，小尺寸的碳纳米粒子具有独特的光电性质，使其在发光、照明以及生物医学领域已显示出诱人的应用前景。近年来，由于基础科学领域和技术应用方面的需要，各种形式类型的碳材料(如碳纳米管、富勒烯、碳纳米棒、碳纳米粒子等)迅速发展，荧光碳纳米粒子在纳米生物和催化领域具有巨大的潜在应用价值，相比于传统的量子点和有机染料，碳纳米粒子在化学惰性、稳定性、低毒性以及易于改性等方面表现出了巨大的优势。因此一种具有荧光性能且能应用在生物领域的纳米粒子应该稳定、低毒且可以发出性质优异的荧光。然而，目前该领域研究中还存在许多问题需要解决，其中较为突出的是碳纳米粒子制备的方法较为繁琐复杂，且同时具有荧光性质单一，难以提纯等缺点。为了便于碳基纳米器件制备和碳纳米结构材料的进一步应用，发展一种简单易行且具有优异荧光性质的碳纳米粒子制备方法是十分必要和有意义的。

在碳的纳米结构，例如碳纳米粒子的合成方面已有关于多种制备方法的报道，例如：激光剥离石墨(典型的文献报道：Sun，Y.P.；Zhou，B.；Lin，Y.；Wang，W.；Fernando，K.A.S.；Pathak，P.；Meziani，M.J.；Harruff，B.A.；Wang，X.；Wang，H.；Luo，P.G.；Yang，H.；Kose，M.E.；Chen，B.；Veca，L.M.；Xie，S.Y.J.Am.Chem.Soc.2006，128，7756；Cao，L.；Wang，X.；Meziani，M.J.；Lu，F.；Wang，H.；Luo，P.G.；Lin，Y.；Harruff，B.A.；Veca，L.M.；Murray，D.；Xie，S.Y.；Sun，Y.P.J.Am.Chem.Soc.2007，129，11318；Hu，S.L.；Niu，K.Y.；Sun，J.；Yang，J.；Zhao，N.Q.；Du，X.W.J.Mater.Chem.2009，19，484；Wang，X.；Cao，L.；Lu，F.S.；Meziani，M.J.；Li，H.；Qi，G.；Zhou，B.；Harruff，B.A.；Kermarrec，F.；Sun，Y.P.Chem.Commun.2009，3774.)、电化学氧化石墨(典型的文献报道：Zhao，Q.L.；Zhang，Z.L.；Huang，B.H.；Peng，J.；Zhang，M.；Pang，D.W.Chem.Commun.2008，5116；Zheng，L.Y.；Chi，Y.W.；Dong，Y.Q.；Lin，J.P.；Wang，B.B.J.Am.Chem.Soc.2009，131，4564.)、电化学浸润碳纳米管(典型的文献报道：Xu，X.；Ray，R.；Gu，Y.；Ploehn，H.J.；Gearheart，L.；Raker，K.；Scrivens，W.J.Am.Chem.Soc.2004，126，12736；Bottini，M.；Balasubramanian，C.；Dawson，M.I.；Bergamaschi，A.；Bellucci，S.；Mustelin，T.J.Phys.Chem.B 2006，110，831；Zhou，J.；Booker，C.；Li，R.；Zhou，X.；Sham，T.K.；Sun X.，；Ding，Z.J.Am.Chem.Soc.2007，129，744.)、水热相关前躯体(典型的文献报道：Sun，X.M.；Li，Y.D.Angew.Chem.Int.Ed.2004，43，597；Bourlinos，A.B.；Stassinopoulos，A.；Anglos，D.；Zboril，R.；Georgakilas，V.；Giannelis，E.P.Chem.Mater.2008，20，4539；Bourlinos，A.B.；Stassinopoulos，A.；Anglos，D.；Zboril，R.；Karakassides，M.；Giannelis，E.P.Small 2008，4，455.)、电弧放电(典型的文献报道：Liu，H.P.；Ye，T.；Mao，C.D.Angew.Chem.2007，119，6593；Angew.Chem.Int.Ed.2007，46，6473；Tian，L.；Ghosh，D.；Chen，W.；Pradhan，S.；Chang，X.；Chen，S.W.Chem.Mater.2009，21，2803；Ray，S.C.；Saha，A.；Jana，N.R.；Sarkar，R.J.Phys.Chem.B.2009，113，18546.)、纳米金刚石的剥离(典型的文献报道：Yu，S.J.；Kang，M.W.；Chang，H.C.；Chen，K.M.；Yu，Y.C.J.Am.Chem.Soc.2005，127，17604；Fu，C.C.；Lee，H.Y.；Chen，K.；Lim，T.S.；Wu，H.Y.；Lin，P.K.；Wei，P.K.；Tsao，P.H.；Chang，H.C.；Fann，W.；Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.2007，104，727.)、微波合成和湿化学合成(典型的文献报道：Zhu，H.；Wang，X.L.；Li，Y.L.；Wang，Z.J.；Yang，F.；Yang，X.R.Chem.Commun.2009，5118；Liu，R.L；Wu，D.Q.；Liu，S.H.；Koynov，K.；Knoll，W.；Li，Q.Angew.Chem.Int.Ed.2009，48，4598.)等。