[发明专利]一种荧光颜色可调控的铜纳米簇的制备方法

说明书

本发明涉及一种荧光颜色可调控的的铜纳米簇的制备方法。本方法将铜金属盐与季铵盐溶于去离子水中，然后进行还原反应，反应后分离纯化，制得高荧光量子产率的铜纳米簇。本方法操作简便，耗时短，反应条件温和且无需大型仪器，通过调节不同季铵盐的烷基链长即可得到发射不同波长荧光的铜纳米簇。所得到的铜纳米簇荧光量子产率高，同时荧光发射波长还具有随季铵盐烷基链长变化而改变的特点。这些特点使得通过本发明所制得的铜纳米簇在光电、发光器件的制备，生物成像，传感检测等方面有着极大的潜在应用价值。

技术领域

本发明属金属纳米簇制备技术领域，具体涉及一种荧光颜色可调控的的铜纳米簇的制备方法。

背景技术

金属纳米簇由几至几百个原子组成，具有类似分子的光学性能。金属纳米簇与有机染料、半导体量子点相比，具有超小粒径、低毒性、生物相容性好、大的斯托克斯位移等优点。目前已有大量关于金、银纳米簇被制备出来用于生物成像、传感分析检测、光电器件等方面。铜纳米簇具有与金、银纳米簇类似的发光性能，同时铜在自然界分布广泛，因而铜纳米簇的制备与荧光性能研究备受关注。

然而目前铜纳米的荧光性能还较少得到实际应用，限制铜纳米簇的原因主要有：1.铜纳米簇粒径小，容易被氧化、聚集因而在制备、纯化、保存等过程容易变质；2.缺少便捷、大批量生产的制备方法；3.制备的铜纳米簇未能实现荧光发射颜色及强度可调控性。纳米簇的荧光主要源于配体-金属电子转移以及配体-金属-金属电子转移导致的金属三重态辐射跃迁。由于金属表面结构的未知性，使得其荧光发射的调控受限制。

纳米簇的聚集可调节配体-金属及金属-金属间作用力，通过分子聚集使得分子内的转动、振动受限，可减小分子的非辐射跃迁从而增加辐射跃迁能量。基于聚集诱导发射荧光制备的纳米簇具有荧光量子产率高、稳定性好等优点。目前纳米簇聚集诱导方法主要包括溶剂、阳离子诱导方法，然而这两种方法得到的纳米簇颗粒尺寸不均匀。同时目前基于诱导聚集的纳米簇方法一般为金、银纳米簇，铜纳米簇的聚集诱导制备方法较少。

发明内容

针对以上存在的问题。本发明提出了一种荧光颜色可调控的铜纳米簇的制备方法，通过铜离子盐与季铵盐在去离子水中混合反应，再经过还原反应，经过分离纯化得到尺寸均匀的聚集态铜纳米簇。该制备方法简便快捷，无需苛刻反应条件及大型反应设备，可实现批量生产且得到的铜纳米簇稳定性好、荧光量子产率高、荧光发射颜色可调控。

本发明一种荧光颜色可调控的铜纳米簇的制备方法，是通过以下技术方案来实现：

将铜离子盐与季铵盐溶于水中混合反应，再经还原剂还原反应，分离提纯，制备得到铜纳米簇；该方法包括铜离子盐与季铵盐反应、还原反应、分离提纯步骤；具体步骤如下：

(1)铜离子盐与季铵盐反应：将铜离子盐与季铵盐溶于去离子水，混合搅拌，搅拌速度为600～2500rpm。季铵盐在去离子水中的浓度为0.005～10mol/L，铜离子盐与季铵盐的投料摩尔比例为0.1～8:1；

(2)还原反应：上述混合溶液置于搅拌器上搅拌，将还原剂溶于去离子水中，缓慢加入到上述混合液中，进行还原反应。还原剂与铜离子盐摩尔比例为0.125～5:1，反应时间为0.5～24小时，反应温度为0～40℃，搅拌速度为600～2500rpm。

(3)分离提纯：将上述得到的混合液离心分离(离心转速6000g～15300g，时间5分钟～1小时)，弃上清液，得沉淀；取5-10mL去离子水将沉淀重悬，再离心(离心转速6000～15300g，时间5分钟～1小时)得沉淀；重复上述水洗离心三遍。所得沉淀真空干燥得到产物。

所述铜离子盐为水溶性的铜离子中的一种或二种以上，所述季铵盐为含有三或四条烷基链的卤素季铵盐中一种或二种以上，所述的还原剂为水溶性还原剂中的一种或二种以上。

所述的水溶性铜离子盐，具体为：氯化铜，溴化铜，硝酸铜或醋酸铜。