[发明专利]一种可调荧光氮点的制备方法

说明书

本发明涉及一种可调荧光氮点的制备方法。本发明开创了一种新型的聚合物剥离法，通过该方法能够有效快捷制备出不同表面基团的富氮碳量子点，首先合成同时具有缺电子碳碳双键及叠氮基的杂环叠氮化合物前驱体，再通过热聚合将对应的杂环叠氮化合物制备成微米级别的具有高活性的聚合物型纳米前体，最后通过不同亲核试剂对该聚合物型纳米前体进行亲核反应，将该前体剥离成纳米级别具有对应表面基团的可调荧光氮点。本发明所述的方法简便、易操控性强，重现性好；所制备的可调荧光氮点性能优异，表面基团简单可调，具有量子产率高，光稳定性强，生物兼容性好的特性。

技术领域

本发明涉及量子点的制备领域，特别是涉及一种可调荧光氮点的制备方法。

背景技术

荧光富氮碳量子点(简称荧光氮点)具有优异的发光性能，生物兼容性及光热稳定性，自发现以来一直备受光电学、分析化学及生命科学等领域的广泛关注。其中新型荧光氮点的高效制备、表面修饰及后续研究其结构与光学性能的关系，是材料科学及应用化学的重要发展方向。

目前荧光氮点常见制备及表面修饰流程主要是通过自上而下法或自下而上法进行碳点本底合成，然后通过后续表面修饰获得所需的表面功能基团。然而，自上而下法所需实验条件苛刻，通过一定的物理、化学等方法将宏观碳基材料破碎成较小的碳纳米颗粒，过程一般涉及高压电弧、高温刻蚀、强酸强碱等苛刻条件，反应体系十分复杂，难以操作及进行后续有效结构分析；自下而上法则相反，将小分子或聚合物通过既定的反应或物理团聚得到相对更大分子量的碳纳米颗粒，反应较为温和，但却较难有效对荧光氮点结构及表面基团进行有效调控。并且常见制备荧光氮点的前体组分繁多，反应交联复杂，无法有效控制反应进程，对后续基于结构的性能研究带来很大的阻碍。因此开发一种原料单一，机理简单，表面基团容易修饰的可调荧光氮点制备方法势在必行。

发明内容

基于此，本发明的目的在于，提供一种可调荧光氮点的制备方法，通过新型聚合物剥离法来制备表面基团可调荧光氮点，所述制备方法简便，制备的可调荧光氮点的氮含量丰富，表面基团简单可调，具有量子产率高，光稳定性强，生物兼容性好的特性。

本发明采取的技术方案如下：

一种可调荧光氮点的制备方法，其特征包括以下步骤：

S1：制备前驱体杂环叠氮化合物；

S2：将步骤S1制得的杂环叠氮化合物溶解于非质子溶剂中，加热反应，然后真空抽滤及烘干，得到聚合物型纳米前体；

S3：将步骤S2制得的聚合物型纳米前体分散于非质子溶剂中，添加与目标表面基团对应的亲核试剂进行加热反应；反应完毕后离心，收集上清液，旋转蒸发有机相得固态残留物，将所述固态残留物重新溶于水得到滤液，将滤液通过冷冻干燥得到具有目标表面基团的可调荧光氮点。

相对于现有技术，本发明的可调荧光氮点的制备方法，结合了自上而下法和自下而上法的优点，采用新型聚合物剥离法制备得到表面基团可调的荧光氮点。以杂环叠氮化物为前驱体，首先合成同时具有缺电子碳碳双键及叠氮基的杂环叠氮化合物(如叠氮咪唑，叠氮噻唑等)，再通过热聚合将对应的杂环叠氮化合物制备成微米级别的聚合物型纳米前体；最后采用合适的亲核试剂(如乙二胺、甲醇等)对该聚合物型纳米前体进行亲核加成功能基化及亲核取代剥离，将该前体剥离成纳米级别具有对应表面基团的可调荧光氮点。本发明所述的方法简便、易操控性强，重现性好；所制备的可调荧光氮点性能优异，表面基团简单可调，具有量子产率高，光稳定性强，生物兼容性好的特性。

进一步地，所述S1中的前驱体杂环叠氮化合物是采用杂环氨基化合物通过叠氮化反应制备得到。

进一步地，所述杂环氨基化合物是具有缺电子碳碳双键及氨基的杂环氨基化合物。