[发明专利]紫外到近紫外荧光波长的铝纳米簇及其制备方法与及应用

说明书

本发明公开了紫外到近紫外荧光波长的铝纳米簇及其制备方法与及应用，属于新型纳米簇材料合成应用领域。本发明使用卤化铝作为反应物前驱体，阴离子或阳离子表面活性剂对合成的表面配体修饰后的铝纳米簇进行离子配对，利用强还原剂一锅法制备均匀分散，粒径均一，荧光量子产率高，紫外到近紫外荧光波长调控的超小铝纳米簇。同时通过其对氧化还原指示剂刃天青的还原展示了其在光催化领域的应用前景。本发明实现了超小铝纳米簇中心波长在紫外到近紫外范围内的荧光调控，其增强的荧光发射有望实现其在照明，传感，光电探测领域的应用；同时本发明报告制备的超小铝纳米簇表现出的高效稳定的光催化性能，也使其有望实现大规模实际应用。

技术领域

本发明属于新型纳米簇材料合成应用领域，特别涉及一种通过不同表面活性剂调控紫外到近紫外荧光波长的超小铝纳米簇及其制备与应用。

背景技术

金属纳米团簇由于其量子限域效应及其离散的电子能级状态，是一类有很大应用潜力的新兴纳米材料。光致发光是其中最具有吸引力的特性之一，有大量基于光致发光的应用，包括化学传感、生物成像、细胞标记、光动力治疗、药物输送等。与传统的光致发光材料相比，荧光金属纳米团簇表现出了优异的光稳定性和生物兼容性。然而目前大多数金属纳米团簇的光致发光效果仍然不能令人满意，包括光致发光量子产率低(一般低于5%)，荧光发射波长主要在可见光和近红外波段等一系列问题。同时相较于传统的贵金属纳米团簇(金或者银)，铝纳米团簇由于其扩展到紫外波段的良好的金属共振响应的特性，有关铝纳米簇的研究也越来越多。

目前金属纳米团簇荧光特性的研究主要包括光致荧光发射强度及发射波长调控。一般来说主要有以下几种方式：（1）修改表面配体；（2）金属掺杂；（3）聚集诱导发射；（4）外部环境调节等。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的是提供紫外到近紫外荧光波长的铝纳米簇及其制备方法与及应用，通过使用不同表面活性剂对超小铝纳米簇带电配体壳与添加的反离子的离子配对刚性化纳米簇表面，实现增强的荧光量子产率及其紫外到近紫外的荧光波长调控。

本发明目的是通过以下的技术方案实现的：

一种紫外到近紫外荧光波长的超小铝纳米簇的制备方法，使用卤化铝作为反应物前驱体，阴离子或阳离子表面活性剂对合成的表面配体修饰后的铝纳米簇进行离子配对，利用强还原剂一锅法制备均匀分散，粒径均一，荧光量子产率高，紫外到近紫外荧光波长调控的超小铝纳米簇。

所述的阴离子或阳离子表面活性剂包括四辛基溴化铵(TOAB)、十二烷基二甲基苄基氯化铵(DDBAC)、十二烷基二甲基氧化胺(DDAO)，或者丁二酸二异辛酯磺酸钠(AOT)。

所述的表面活性剂和反应物前驱体卤化铝的摩尔比为1:1到1:3。

所述的卤化铝包括氯化铝_、溴化铝。

所述的强还原剂包括：硼氢化钠(NaBH₄)或者氢化锂铝(LiAlH₄),一般强还原剂和卤化铝的摩尔比保证在1:1-1:2之间。

所述的表面配体包括亲油型配体或者亲水型配体。

所述的制备方法，步骤如下：

1）称取3mmol的四辛基溴化铵于干燥的容器中，加入无水二甲苯100ml，超声分散直至得到澄清透明的溶液；

2）以1mmol的无水氯化铝作为反应物前驱体，加入至上述步骤1）得到的溶液中超声分散，直至溶液逐渐从淡黄色变成无色澄清透明溶液；

3）将上述步骤2）得到的溶液通过双排管操作技术(schlenk line)排除内部空气，并通入氩气保证反应在无水无氧的环境中进行；