[发明专利]一种基于机械化学原理制备荧光碳纳米点的方法

说明书

本发明公开了一种基于机械化学原理制备荧光碳纳米点的方法，包括以下步骤：将碳源材料，保护剂和助溶剂按质量比8～15:0.5～3:15～30混合，获得球磨料；将球磨料和球磨介质球按质量比1～3:80～200置入球磨罐中，进行球磨，获得粗产物；将粗产物分散在水中，经过滤，透析和冷冻干燥，即得。本发明的制备方法，简单易操作，对设备要求低，无需加热，无需大量有机溶剂，环境友好，适用于碳纳米点的克量级制备并推进其产业化应用。

技术领域

本发明涉及碳纳米点技术领域。更具体地，涉及一种基于机械化学原理制备荧光碳纳米点的方法。

背景技术

碳纳米点，又称碳量子点，简称碳点，是一种尺寸在10nm以下的，中央为碳核表面有大量有机官能团，比表面积很大的新型碳纳米材料。碳点具有光致发光性质，相比于传统的有机小分子光敏剂，它的荧光不易被光漂白，光稳定性好，此外，碳点往往具有碳源广泛，成本低廉，水溶性和生物相容性良好等优点，因此，碳点材料被广泛应用于生物医学成像，环境检测和催化技术等领域。而碳点的传统制备方法包括激光烧蚀法，溶剂热法，微波热解法等，但是这些方法往往对设备要求较高，需要持续使用高温，造成大量有机废弃物，严重污染环境，且纯化工艺复杂，同时产量往往仅在微克或毫克量级，无法满足量子点的宏量制备与应用需要。

机械化学，主要研究材料在高能机械力作用和诱发下发生的物理化学变化，其中机械力包括粉碎和细磨材料过程中的撞击、剪切、摩擦和研磨作用力等。由于机械化学与无机化学，有机化学，表面化学，结构化学等诸多学科内容有交叉，近年来成为合金制造，粉体表面改性，复杂矿处理等领域的热门课题。机械化学可以诱发常规利用热能难以进行的化学反应，在超细磨过程中，由于表面化学键断裂可以产生不饱和键，自由离子，电子，晶格缺陷及晶型转变等原因，使得晶体内能升高，局部温度可达1000摄氏度以上，这具备了碳化基础并能激发表面化学键的破碎重组，为制备碳点提供了一条新路径。因此，提供一种简单、高效、低成本的基于机械化学原理制备荧光碳纳米点的方法，将荧光碳纳米点产量从毫克级提升到克量级，从而加速其产业化应用进程是本发明的研究重点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于机械化学原理制备荧光碳纳米点的方法。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

本发明提供一种基于机械化学原理制备荧光碳纳米点的方法，包括以下步骤：

将碳源材料，保护剂和助溶剂按质量比8～15:0.5～3:15～30混合，获得球磨料；将球磨料和球磨介质球按质量比1～3:80～200置入球磨罐中，进行球磨，获得粗产物；将粗产物分散在水中，经过滤，透析和冷冻干燥，即得。

优选的，所述碳源材料，保护剂和助溶剂按质量比为10～12:1～3:15～25混合；更优选的，所述碳源材料，保护剂和助溶剂按质量比为10～11:1～2:20～25混合。

优选的，所述球磨料和球磨介质球的质量比1～2:100～120。

进一步，在上述方法中，所述球磨介质球由大球和小球组成，所述大球和小球的数量比为1～3:5～7；所述大球与小球的直径比为4～6:2～3.5；优选的，所述大球和小球的数量比为2～3:7～8；所述大球与小球的直径比为9～11:5～7；更优选的，所述大球和小球的数量比为1:3；所述大球与小球的直径比为5:3。

所述保护剂选自mPEG，mPEG-COOH，mPEG-NH₂和mPEG-PLGA中的一种或多种；优选的，所述保护剂为mPEG或mPEG-COOH；优选的，所述保护剂为分子量1500-6000的mPEG或分子量1500-6000的mPEG-COOH；更优选的，所述保护剂为分子量为5500-6000的mPEG-COOH。

所述碳源材料选自有机高分子，有机小分子和生物质中的一种或多种。