一种高弛豫率磁性碳量子点的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种高弛豫率磁性碳量子点的制备方法，包括如下步骤：(1)将sp3前驱体和sp2前驱体溶解在溶剂中进行溶剂热反应，得到第一混合体系；(2)将反应产物重新分散在水中，抽滤，然后加入钆离子进行水热反应，得到第二混合体系；(3)将第二混合体系进行透析，得到高弛豫率磁性碳量子点。本发明专利技术制备过程中反应条件可控，产物提纯简易，得到的碳量子点不仅具有钆离子的顺磁性，还具有碳量子点的荧光特性，可以作为核磁共振弛豫

【技术实现步骤摘要】
一种高弛豫率磁性碳量子点的制备方法


[0001]本专利技术属于新材料领域，特别涉及一种高弛豫率磁性碳量子点的制备方法。

技术介绍

[0002]碳量子点是一种尺寸为2
‑
10nm左右的碳纳米材料，其尺寸为纳米级别，具有生物相容性好，易于修饰与制备，带隙可调，量子产率高等特点，广泛应用于荧光体外检测、磁性造影剂、LED、电化学等领域的研究。对碳量子点进行磁性基团修饰，即可获得磁性碳量子点，可应用于磁弛豫
‑
荧光双模体外检测。碳量子点结合磁性基团
‑‑
顺磁性的铁氧化物或稀土元素，可作为磁共振成像造影剂中提高的组织成像对比度，缩短造影时间，或可作为磁弛豫传感探针，应用于体外诊断技术。
[0003]钆原子在4f电子轨道的7个未成对电子导致了其具有强顺磁性。钆基磁性碳量子点的制备通常通过两步反应完成，第一步通过自下而上或自上而下的反应制备碳量子点，第二步钆离子基团与量子点表面的官能团(含氧官能团—羟基、羧基、羰基等与含氮官能团—氨基等)形成配位结构得到磁性碳量子点。但是上述制备方法所获得的钆基磁性碳量子点的结构可控性低，获取的钆离子的束缚能力不确定。
[0004]在应用领域，得益于可调的荧光性能，生物相容性佳，碳量子点常与生物分子结合用于组织、细胞荧光成像，病原体特异性检测。由于碳量子点易于修饰，分散性好使该材料可以结合磁性基团在核磁共振成像中提高生物介质的磁化率，为临床诊断提供更为准确的参考。由此可见，碳量子点可以实现荧光信号与磁信号的双模式检测，提高检测准确率。
[0005]因此，如何设计结构可控的碳量子点实现碳量子点中钆离子的可控束缚，使碳量子点拥有高弛豫率与优异的荧光性能是本领域技术人员需要解决的问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种高弛豫率磁性碳量子点的制备方法，该方法制备的碳量子点具有高弛豫率与优异的荧光性能，具有良好的市场应用前景。
[0007]本专利技术提供了一种高弛豫率磁性碳量子点的制备方法，包括如下步骤：
[0008](1)将sp2前驱体和sp3前驱体溶解在溶剂中进行溶剂热反应，得到第一混合液体；其中，所述前驱体和链状前驱体的摩尔比为1
‑
2:1
‑
2；
[0009](2)将反应产物重新分散在水中，抽滤，然后加入钆离子进行水热反应，得到第二混合体系；(3)将第二混合体系进行透析，得到高弛豫率磁性碳量子点。
[0010]所述步骤(1)中的sp3前驱体为1
‑
溴金刚烷、2
‑
溴金刚烷、1,3,5,7
‑
四溴金刚烷、1,3
‑
二溴金刚烷、1
‑
溴
‑
3,5
‑
二甲基金刚烷、1
‑
金刚烷甲胺中的一种或几种。
[0011]所述步骤(1)中的sp2前驱体为邻苯二胺、间苯二胺、2
‑
氯
‑
1,4
‑
苯二胺、对苯二胺、1,5
‑
二氨基萘、4
‑
氯邻苯二胺、1,8
‑
二氨基萘、4
‑
氯
‑
1,3
‑
苯二胺、4,4'
‑
二氨基三联苯、1
‑
氨基蒽、2
‑
氨基蒽、乙二胺、4,4'
‑
二氨基联苯、9
‑
氨基蒽、2,6
‑
二氨基蒽中的一种或几种。所述步骤(1)中的溶剂为去离子水、乙醇、丙酮、乙酸乙酯、四氯甲烷、二氯甲烷中的一种或几种。
[0012]所述步骤(1)中的第一混合液体中sp3前驱体和sp2前驱体的浓度分别为0.5
‑
4mg/mL。
[0013]所述步骤(1)中的溶剂热反应的工艺参数为：反应温度为130℃
‑
150℃，反应时间为24h
‑
72h。
[0014]所述步骤(2)中的钆离子与前驱体的摩尔比为0.1
‑
0.5:1。
[0015]所述步骤(2)中的水热反应的工艺参数为：反应温度为130℃
‑
150℃，时间为24h
‑
72h。
[0016]所述步骤(2)中抽滤采用的滤膜为200
‑
250nm级。
[0017]所述步骤(3)中的透析为采用截留分子量为100
‑
500Da的透析袋，透析时间为3
‑
10天，透析袋外的去离子水3
‑
12小时换一次。
[0018]所述步骤(3)中得到的高弛豫率磁性碳量子点的弛豫率为80
‑
130L/(mmol
·
s)，荧光发射波长为400
‑
500nm；尺寸为3
‑
10nm，碳含量为30％
‑
60％，钆含量为3％
‑
5％。
[0019]有益效果
[0020]本专利技术制备过程中反应条件可控，产物提纯简易，前驱体为碳量子点提供了较好的结构刚性，链状前驱体为碳量子点提供了更好的孔隙结构，实现了对钆离子的
[0021]有效束缚；本专利技术获得的高弛豫率磁性碳量子点不仅具有钆离子的顺磁性，还具有碳量子点的荧光特性，可以作为核磁共振弛豫
‑
荧光双模式的体外诊断技术的探针，提高体外诊断技术的准确度。
附图说明
[0022]图1为实施例1的工艺流程示意图。
[0023]图2为实施例1制备得到的高弛豫率磁性碳量子点的X射线光电子能谱。
[0024]图3为实施例1制备得到的高弛豫率磁性碳量子点的原子力显微镜照片。
[0025]图4为实施例1制备得到的高弛豫率磁性碳量子点在极低场磁共振系统中测得的弛豫率拟合曲线。
[0026]图5为实施例1制备得到的高弛豫率磁性碳量子点的荧光发射谱。
[0027]图6为实施例2制备得到的高弛豫率磁性碳量子点的X射线光电子能谱。
[0028]图7为实施例2制备得到的高弛豫率磁性碳量子点的原子力显微镜照片。
[0029]图8为实施例2制备得到的高弛豫率磁性碳量子点在极低场磁共振系统中测得的弛豫率拟合曲线。
[0030]图9为实施例2制备得到的高弛豫率磁性碳量子点的荧光发射谱。
具体实施方式
[0031]下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。此外应理解，在阅读了本专利技术讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本专利技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
[0032]实施例1
[0033]结合图1的部分步骤，本实施例提供了一种高弛豫率磁性碳量子点的制备方法，包...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高弛豫率磁性碳量子点的制备方法，包括如下步骤：(1)将sp3前驱体和sp2前驱体溶解在溶剂中进行溶剂热反应，得到第一混合体系；其中，所述sp3前驱体和sp2前驱体的摩尔比为1
‑
2:1
‑
2；(2)将反应产物重新分散在水中，抽滤，然后加入钆离子进行水热反应，得到第二混合体系；(3)将第二混合体系进行透析，得到高弛豫率磁性碳量子点。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中的sp3前驱体为1
‑
溴金刚烷、2
‑
溴金刚烷、1,3,5,7
‑
四溴金刚烷、1,3
‑
二溴金刚烷、1
‑
溴
‑
3,5
‑
二甲基金刚烷、1
‑
金刚烷甲胺中的一种或几种。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中的sp2前驱体为邻苯二胺、间苯二胺、2
‑
氯
‑
1,4
‑
苯二胺、对苯二胺、1,5
‑
二氨基萘、4
‑
氯邻苯二胺、1,8
‑
二氨基萘、4
‑
氯
‑
1,3
‑
苯二胺、4,4'
‑
二氨基三联苯、1
‑
氨基蒽、2
‑
氨基蒽、乙二胺、4,4'
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：杨思维，王杭，董慧，丁古巧，李永强，陈良锋，
申请(专利权)人：中国科学院上海微系统与信息技术研究所，
类型：发明
国别省市：