[发明专利]一种能固载化的甲基丙烯酸酐修饰的多氨官能化碳量子点的制备方法和应用

说明书

本发明涉及碳量子点材料技术领域，具体涉及一种能固载化的甲基丙烯酸酐修饰的多氨官能化碳量子点及其制备方法和应用。针对碳量子点在与凝胶聚合物组合过程中易脱落，从而影响了碳量子点长期使用的技术问题，发明采用甲基丙烯酸酐修饰碳量子点，然后与凝胶固载化来解决此问题。本发明采用了红外、核磁共振等方法表征了修饰和固载化结果，用碳量子点作为模拟药通过释放来检测碳量子点的稳定情况。实验结果表明固载化的碳量子点不仅保持了其荧光特性，而且荧光量子产率得到提升；同时修饰后的碳量子点更加稳定且不易从凝胶上脱落。实验结果对碳量子点在高分子材料以及药物载体示踪应用领域于有一定的参考价值。

技术领域

本发明涉及碳量子点材料技术领域，具体涉及一种能固载化的甲基丙烯酸酐修饰的多氨官能化碳量子点及其制备方法和应用。

背景技术

碳量子点(CQDs)于2004年被首次发现。由于其具有尺寸小，发光稳定，可调节的发光特性，良好的生物相容性，高温稳定以及合成简单等特性，引起了许多专家学者的关注和兴趣。这些性质也使得CQDs被广泛的应用于分析化学，影像学，传感器，生物医学，材料学等领域。CQDs的种类多样，合成方法也各有不同，总的来说分为以下几种：化学消融；电化学碳化；激光烧蚀；微波辐射；水热/溶剂热处理等方法。其中水热处理法较环保，被许多学者使用。Chi团队通过一步水热法合成了具有多氨基的功能化CQDs(Dong Y,Wang R,Li H,etal.Polyamine-functionalized carbon quantum dots for chemical sensing[J].Carbon,2012,50(8):2810-2815.)。该CQDs由于采用支化聚乙烯亚胺(PEI)作为钝化试剂，成功地将氨基固定到了CQDs上，使其在铜离子检测中表现出色。但是在将该CQDs应用到亲水性温敏聚(N-异丙基丙烯酰胺凝胶)上时，发现在后续实验过程中，CQDs很容易从凝胶中脱落。原因可能是CQDs和凝胶以离子键的形式连接，而CQDs尺寸与凝胶的网络孔径尺寸差距过大，离子键因官能团相距较远而变得微弱，就导致CQDs容易脱落。

发明内容

为解决现有技术中存在的碳量子点在与凝胶聚合物组合过程中易脱落，从而影响了碳量子点长期使用的技术问题，扩大CQDs的应用范围，本申请采用甲基丙烯酸酐改性碳量子点CQDs，使其能够键合双键，参与聚合反应，从而在凝胶中完成固载，增加其稳定性。本发明采用了红外、核磁共振等方法表征了修饰和固载化结果，用碳量子点作为模拟药通过释放来检测碳量子点的稳定情况。实验结果表明固载化的碳量子点不仅保持了其荧光特性，而且荧光量子产率得到提升；同时修饰后的碳量子点更加稳定且不易从凝胶上脱落。实验结果对碳量子点在高分子材料以及药物载体示踪应用领域于有一定的参考价值。

本发明所采取的技术方案如下：

一种能固载化的甲基丙烯酸酐修饰多氨官能化碳量子点，其特征在于，所述甲基丙烯酸酐修饰多氨官能化碳量子点的制备方法依次包括如下步骤：

1.1碳量子点的合成

称取一水合柠檬酸与聚乙烯亚胺，加入去离子水搅拌溶解，密封通氮气3min以上，然后将溶液倒入聚四氟乙烯反应釜中，在180-220℃的烘箱中反应40min，反应完毕后取出反应釜，冷却至室温，加入釜内原有溶液体积1.5-2.5倍(优选为2倍)的无水乙醇，混合均匀，然后离心分离出固体物质，冷冻干燥后保存备用；

所述一水合柠檬酸与聚乙烯亚胺的质量比为(4-6)：1，优选为5：1；

步骤1.1中，所述一水合柠檬酸与去离子水的比例为1g：(40-80)mL，优选为1g：(50-70)mL；

1.2碳量子点的改性

称取步骤1.1所得碳量子点和氢氧化钠，加入去离子水搅拌溶解，再加入甲基丙烯酸酐，密封，在48℃-52℃下搅拌反应2小时以上，反应完毕后将溶液在常温下用36mm透析袋(BIOSHARP，截留分子量MW3500)透析24h，期间换水5次，再冷冻干燥后即为改性碳量子点，保存备用。