[发明专利]一种碳量子点—聚N-异丙基丙烯酰胺复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于碳量子点的复合材料及其制备方法，更具体地说，涉及一种碳量子点与温敏高聚物的复合材料及其制备方法。

背景技术

作为一种新型的荧光材料，近年来，碳量子点（CD）在合成和应用方面都有着巨大的突破。碳量子点有着稳定的可调节的光致发光特性。此外，相比于传统的金属半导体量子点材料，碳量子点在生物相容性方面有着巨大的优势。这就为它在生物医药领域的广泛应用前景奠定了基础。当前，在碳量子点与其他无机材料的结合方面取得许多进展。如，将碳量子点接于二氧化硅纳米颗粒的表面用作太阳能电池的感光剂；硅砂修饰碳量子点接于玻璃表面，形成透明的可发射荧光的立体结构等。然而，当先对于碳量子点的修饰主要集中于其与无机材料的结合，而有机材料修饰的碳量子点却少有研究。事实上，聚合物与无机纳米颗粒的复合物可以兼具有机和无机材料的优势，使复合物具有多重功能。例如聚N-异丙基丙烯酰胺（PNIPAM）属于温敏材料，当温度高于其最低临界溶解温度时，聚N-异丙基丙烯酰胺（PNIPAM）会发生亲水-疏水转变，故常用于无机纳米颗粒的温敏改性，聚N-异丙基丙烯酰胺（PNIPAM）修饰的无机纳米颗粒常用于药物释放载体和光学器件当中。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种纳米碳量子点与高聚物相结合的聚合物，更加具体说，涉及一种碳量子点与温敏高聚物聚N-异丙基丙烯酰胺（PNIPAM）的复合材料及其制备方法，将碳量子点的荧光性能和聚合物的温敏性能进行有效结合。

本发明的上述目的通过下述技术方案予以实现：

一种碳量子点—聚N-异丙基丙烯酰胺复合材料，按照下述步骤进行制备：

首先，即步骤1，将丙三醇、聚乙烯亚胺（PEI）和磷酸盐溶液（pH 7.4）混合均匀后进行微波处理，将反应后的产物冷却、稀释、进行透析，除去盐分及未反应的甘油、PEI，冻干，即可得到碳量子点（CD），具体来说，向烧瓶中加入丙三醇、聚乙烯亚胺（PEI）和磷酸盐溶液（pH7.4），剧烈搅拌，形成均匀溶液。用微波炉微波处理得到的均匀溶液10分钟；反应终止后，用去离子水稀释反应产物，再用透析袋(截留分子量1000)在去离子水中透析，8小时换一次水，透析5天后冻干。即可得到碳量子点（CD）

其次，即步骤2，将碳量子点进行溴修饰，即将碳量子点的溶液和2-溴代异丁酸均匀混合后，加入N-羟基丁二酰亚胺（NHS）和1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐（EDC·HCl）进行反应，具体来说，将碳量子点的溶液和2-溴代异丁酸均匀混合，用盐酸调节pH至5.0。之后，向混合溶液中加入N-羟基丁二乙酰胺（NHS）和1-乙基-3-（3-二甲基氨基丙基）-3-乙基碳二亚胺盐酸盐（EDC·HCl），室温反应24小时；反应结束后，将混合溶液加入透析袋（截留分子量1000），在去离子水中透析，8小时换一次水，透析3天。冻干后得到Br修饰的碳量子点纳米颗粒（CD-PEI-Br）

最后，即步骤3，利用ATRP方法进行反应，将N-异丙基丙烯酰胺（NIPAM）、Br修饰的碳量子点纳米颗粒和配体1,4,8,11-四甲基-1,4,8,11-四氮环十四烷（Me4Cyclam CAS为41203-22-9，购于Alfa Aesar公司）放入容器中，在惰性气体保护下进行反应，具体来说，向Schlenk管中加入氯化铜和甲醇，用液氮冻融循环三次除去反应体系中的氧气。将N-异丙基丙烯酰胺（NIPAM）、Br修饰的碳量子点纳米颗粒和Me4Cyclam溶于甲醇中，在氮气保护下用注射器加入反应体系中，再冻融循环三次。室温反应24小时后，反应终止；将反应溶液加入透析袋（截留分子量3500），在去离子水中透析，8小时换一次水，透析3天。冻干后得到碳量子点—聚N-异丙基丙烯酰胺复合材料。