[发明专利]一种硫量子点及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种硫量子点及其制备方法和应用。该制备方法包括：将硫粉添加于分散体系中进行超声处理，得到分散液；所述分散体系中包括聚乙二醇和过氧化氢；将分散液转移至反应釜中进行溶剂热反应；反应结束后自然冷却至室温并调整pH值至中性，得到硫量子点。本发明制备得到的硫量子点产率高、表面官能团丰富、尺寸较小、粒径分布较均匀、水溶性、分散性好、生物相容性良好、荧光性能优异，能够广泛应用于细胞成像和离子检测等领域。

技术领域

本发明属于纳米材料技术领域，涉及一种硫量子点及其制备方法和应用。

背景技术

硫是地球上含量最丰富的元素之一，并已为各种用途开采了数千年。硫量子点是一种尺寸在纳米级别的分散的类球形荧光硫纳米颗粒。利用硫粉制备的硫量子点展现了荧光强度较强，抗光漂白/闪烁，毒性小等良好的电化学和化学发光特性，其能够作为发光、导电和导热材料广泛应用于多种领域。

但是，目前受限于生产技术和手段，研究相对不集中。因此，廉价易得、安全环保的生产原料，简单快捷的制备方法，高量子产率和近红外/红外发光的硫量子点有待发展。据报道，到目前为止，仅有少量关于硫量子点的研究。当前，硫纳米粒子主要通过油水微乳液技术、胱氨酸修饰纳米硫配方和液体合成法等技术合成。最早一篇提及硫纳米颗粒的是Choudhury等人，他们利用液体合成法合成了硫纳米颗粒并作为抑菌剂应用于黄曲霉的检测。其后，2012年，Basu等人又对硫点进行改进，合成了聚乙二醇稳定的10～80nm大小的硫纳米粒子，并作为一种有效的抗多药耐药细菌的抗菌剂。直到2014年，Li等人利用相界面反应得到了水溶性和低毒性的硫量子点，并成功应用于三价铁离子检测和光催化产氢体系，但此方法得到硫量子点的荧光量子产率仅为0.549％，相比于现有技术合成的碳点量子产率来说比较低，而且相转移反应操作步骤相对比较繁琐。2018年，Zhang等人通过简单的将硫粉置于碱性溶液中加热搅拌，得到了量子产率为3.8％的蓝光硫量子点。尽管此方法得到的硫量子点量子产率有所提高，但是该方法耗时较长，相对来说量子产率仍需进一步提高。

鉴于目前硫量子点的制备方法量子产率低、制备繁琐、反应时间长，荧光性能的局限性(主要为蓝/绿光硫量子点)，组织渗透程度深，对人眼伤害小的高量子产率的红外/近红外硫量子点尚未开发；因此，一种高效快捷，简单有效的硫量子点制备方法急切需要。

发明内容

基于现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种硫量子点的制备方法及应用，该制备方法的原料易得、价格低廉，制备方法简单，降低硫量子点研究的门槛，可以解决现有技术制备硫量子点耗时较长，操作步骤繁琐，产品量子产率低等问题；本发明的目的还在于提供该制备方法制备获得的硫量子点，所得到产品荧光性能优良；本发明的目的还在于提供该硫量子点作为发光材料在生物成像、离子检测、荧光探针、光动力疗法、光热力疗法、功能器件、光电材料和光催化材料领域中的应用。

本发明的目的通过以下技术手段得以实现：

一方面，本发明提供一种硫量子点的制备方法，其包括如下步骤：

步骤一，将硫粉添加于分散体系中进行超声处理，得到分散液；所述分散体系中包括聚乙二醇和过氧化氢；

步骤二，将分散液转移至反应釜中进行溶剂热反应；

步骤三，反应结束后自然冷却至室温并调整pH值至中性，离心纯化处理得到硫量子点。

本发明的硫量子点的制备方法中，通过加入过氧化氢和聚乙二醇能够协同增强硫量子点荧光强度并影响光谱形状，创造性的加入聚乙二醇能够协同促进反应更加高效进行，利用溶剂热反应减少了繁琐步骤，缩短了反应时间；本发明所采用的原料绿色安全易得，反应条件温和，对设备要求低，制备得到的硫量子点水溶性好、分散性好，在生理条件下荧光性能稳定；将其作为发光材料在生物成像、离子检测、荧光探针、光动力疗法、光热力疗法、功能器件、光电材料和光催化材料领域中具有广阔的应用前景。