[发明专利]一种有机荧光硅量子点及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种有机荧光硅量子点及其制备方法和应用，该有机荧光硅量子点由硫酸奎宁和硅烷化试剂通过摩尔比为1:2‑2:1反应获得。本发明通过一步水热法制备的有机荧光硅量子点是一种全新纳米荧光材料，制备的有机荧光硅量子点展现出较强的荧光和良好的水分散性，展现出良好的荧光光谱性能，并且具有良好的生物相容性和稳定的抗光致荧光漂白以及硅纳米荧光光学调控；同时本发明的制备方法简单方便，原料来源广，成本低，适用于工业化生产应用。本发明制备的有机荧光硅量子点基于各种优良特性，可以作为荧光标记物应用于细胞成像和多色细胞成像中，用于制备成荧光探针。

技术领域

本发明属于化学纳米材料领域，具体涉及一种有机荧光硅量子点及其制备方法和应用。

背景技术

近年来硅量子点由于其独特的光学特性而受到越来越多的关注。硅量子点是一种零维半导体荧光纳米材料，尤其是有机硅量子点具有良好的生物相容性和稳定的抗光致荧光漂白以及硅纳米荧光光学调控，使其成为替代荧光染料应用于生物测定和荧光成像理想候选材料。然而，传统“top-down”方法制备获得的疏水性硅量子点，通常荧光量子产率较低，亲水性修饰后荧光量子产率会进一步降低，发光单一，限制了其生物成像应用。2014年，Sellinger教授的研究团队首次报道了通过设计含空穴传输基团三苯胺的炔烃表面配体来修饰端基为氢的硅纳米颗粒，变了硅纳米颗粒内部的电子能级结构。配体的HOMO能级与硅纳米颗粒的价带发生相互作用，导致配体的HOMO能级与硅纳米颗粒的LUMO能级分开，形成了新的能级带，从而导致硅纳米颗粒产生了近100nm的红移。Meng等使用水热法制备了表面带有氨基的水溶性硅量子点，并用它作为荧光探针实现了对锰离子的检测，检测的线性范围为2.5～250μM，检测限为1.1μM。这一研究成果的取得，为硅点进一步发展和实际应用展开了一个美好的前景。

发明内容

发明目的：针对现有技术存在的问题，本发明提供一种有机荧光硅量子点(有机硅点)，本发明制备合成的有机荧光硅量子点为高荧光纳米有机硅点，具有高的量子荧光产率，荧光稳定性高，解决了传统荧光染料因光照导致荧光强度显著降低的现象。

本发明还提供一种有机荧光硅量子点的制备方法和应用。

技术方案：为了实现上述目的，如本发明所述的一种有机荧光硅量子点，由硫酸奎宁和硅烷化试剂通过摩尔比为1:2-2:1反应获得。

其中，所述硅烷化试剂为乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷(Ethen)；3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(MEMO)；(3-巯基丙基)三甲氧基硅烷(Mmdms)；或者3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷(Glymo)。

作为优选：硫酸奎宁分别与四种硅烷化试剂摩尔比为1:1，反应所获得有机荧光硅量子点，简称为有机硅点分别标记为H1、H2、H3、H4。

其中，所述有机荧光硅量子点为无定形的纳米颗粒。

其中，所述有机荧光硅量子点直径2nm-25nm，优选在2nm-20nm之间，直径随反应时间延长而增大。

其中，所述有机荧光硅量子点具有荧光性能，在450nm—550nm波长附近具有强的荧光发射峰。

本发明所述的有机荧光硅量子点的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)按比例加入硅烷化试剂和硫酸奎宁于一定量的水溶液中，充分混合溶解，一步水热法加热反应，然后停止加热，冷却，取出反应溶液透析掉未反应物，最后再将低速离心去掉沉淀，得到有机荧光硅量子点水溶液；

(2)将步骤(1)中有机荧光硅量子点水溶液冷冻干燥获得产物的固体粉末为有机荧光硅量子点。其中，离心后剩余液体为有机硅点，可以直接保存于冰箱或冷冻干燥获得产物的固体粉末。

作为优选，步骤(1)所述的一步水热法加热反应的反应温度140-200℃，时间为2-12小时。最优选的为，反应温度为160℃，时间为4h。