一种近红外发光碳点及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种近红外发光碳点及其制备方法与应用，属于碳纳米材料技术领域。该近红外发光碳点的制备包括：在极性非质子性有机溶剂中对原料碳点进行氧化处理。该方法简单易行，且原料价格低廉，易于大规模批量制备，可制备得到具有光催化特性的近红外发光碳点。与原始碳点相比，近红外发光碳点具有基于缺陷的增强的近红外吸收和发射。近红外发光碳点中的缺陷在激发光照射下可捕获激发态电子，促进光生电荷分离，从而在碳点上形成强氧化能力的空穴，并可在水中产生羟基自由基，在荧光成像和杀菌等领域具有很好的应用前景。杀菌等领域具有很好的应用前景。杀菌等领域具有很好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种近红外发光碳点及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及碳纳米材料
，具体而言，涉及一种近红外发光碳点及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]由于其体积小、生物相容性好、毒性低、光学带隙可调等优点，碳点已成为生物成像、生物医学和生物传感领域最有前途的材料之一。在临床实验中，近红外光由于其组织穿透能力强、对生物体损伤小，已成为当前研究的重要介质。目前为止，大多数碳点的强光致发光(Pl)波长都集中在蓝绿色区域，近红外荧光和光催化转换效率相对较低。为此，现在急需一些策略来提高碳点的性能使其能够应用于生物肿瘤治疗和无创生物成像。
[0003]目前，肿瘤的光疗对于碳点来说是最有吸引力的。肿瘤光疗主要包括光热疗法和光动力疗法。遗憾的是，光热疗法会引发机体的热休克反应对生物体造成不利的影响，而光动力疗法一般会产生单线态氧(1O2)来破坏肿瘤，这在肿瘤的乏氧环境中受到很大限制。
[0004]鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的之一在于提供一种近红外发光碳点的制备方法，该方法简单易行，且原料价格低廉，易于大规模批量制备，可制备得到具有光催化特性的近红外发光碳点。
[0006]本专利技术的目的之二在于提供一种由上述制备方法制备而得的近红外发光碳点，该近红外发光碳点具有基于缺陷的增强的近红外吸收和发射，上述缺陷在激发光照射下可捕获激发态电子，促进光生电荷分离，从而在碳点上形成强氧化能力的空穴，并可在水中产生羟基自由基。
[0007]本专利技术的目的之三在于提供一种上述近红外发光碳点的应用，例如可用于制备荧光成试剂、肿瘤治疗剂或杀菌剂。
[0008]本申请可这样实现：
[0009]第一方面，本申请提供一种近红外发光碳点的制备方法，包括以下步骤：在极性非质子性有机溶剂中对原料碳点进行氧化处理。
[0010]在可选的实施方式中，采用氧化剂对原料碳点进行氧化处理。
[0011]在可选的实施方式中，氧化剂包括高锰酸钾、高氯酸钾、硫酸、过硫酸铵和2
‑
碘酰基苯甲酸中的至少一种；优选包括2
‑
碘酰基苯甲酸。
[0012]在可选的实施方式中，原料碳点与氧化剂的质量比为1:0.2
‑
10，优选为1:0.5
‑
4；更优为1:1
‑
2。
[0013]在可选的实施方式中，原料碳点与氧化剂在第一混合溶液中的总浓度为0.2
‑
20mg/mL，第一混合溶液由原料碳点、氧化剂和极性非质子性有机溶剂组成；优选地，原料碳点与氧化剂在第一混合溶液中的总浓度为1
‑
10mg/mL。
[0014]在可选的实施方式中，极性非质子性有机溶剂包括二甲基亚砜、N,N
‑
二甲基甲酰
胺、N,N
‑
二甲基乙酰胺、N
‑
甲基吡咯烷酮和四氢呋喃中的任意一种。
[0015]在可选的实施方式中，极性非质子性有机溶剂包括二甲基亚砜和N,N
‑
二甲基甲酰胺中的至少一种。
[0016]在可选的实施方式中，氧化处理的时间为1
‑
24h，优选为3
‑
6h。
[0017]在可选的实施方式中，还包括：将氧化处理后的产物进行透析纯化，以除去小分子杂质。
[0018]在可选的实施方式中，透析纯化所用的透析袋的截留分子量为500
‑
5000Da。
[0019]在可选的实施方式中，透析纯化的时间为12
‑
72h。
[0020]在可选的实施方式中，还包括：将透析纯化后的物质进行干燥。
[0021]在可选的实施方式中，干燥采用冷冻干燥方式。
[0022]在可选的实施方式中，原料碳点的制备包括：将碳源、氮源以及有机溶剂进行溶剂热反应。
[0023]在可选的实施方式中，碳源和氮源的质量比为1:1
‑
4，优选为1:2
‑
3；
[0024]在可选的实施方式中，碳源和氮源在第二混合溶液中的总浓度为0.05
‑
0.5g/mL，第二混合溶液由碳源、氮源和有机溶剂组成。
[0025]在可选的实施方式中，溶剂热反应的温度为160
‑
200℃，溶剂热反应的时间为4
‑
6h；优选地，溶剂热反应的温度为170
‑
180℃，反应时间为4
‑
4.5h。
[0026]在可选的实施方式中，碳源包括多羧基化合物和多羟基化合物中的至少一种；
[0027]和/或，氮源包括尿素、缩二脲和缩三脲中的至少一种；
[0028]和/或，有机溶剂包括极性非质子溶剂。
[0029]在可选的实施方式中，碳源包括柠檬酸、乙二胺四乙酸、葡萄糖、果糖、壳聚糖、蔗糖和淀粉中的至少一种。
[0030]在可选的实施方式中，有机溶剂包括二甲基亚砜、N,N
‑
二甲基甲酰胺、N,N
‑
二甲基乙酰胺、N
‑
甲基吡咯烷酮和四氢呋喃中的任意一种。
[0031]在可选的实施方式中，还包括：对溶剂热反应后的反应料液进行固液分离。
[0032]在可选的实施方式中，固液分离包括：向反应料液中加入能够促使碳点析出的且与水互溶的溶剂，随后离心析出固体。
[0033]在可选的实施方式中，溶剂包括无水乙醇和无水甲醇中的至少一种。
[0034]在可选的实施方式中，溶剂与反应料液的体积比为1
‑
4:1。
[0035]在可选的实施方式中，还包括：对分离所得的固体进行干燥。
[0036]在可选的实施方式中，干燥固体采用冷冻干燥方式。
[0037]第二方面，本申请提供一种近红外发光碳点，经前述实施方式任一项的制备方法制备而得。
[0038]在可选的实施方式中，近红外发光碳点具有以下特征中的至少一种：
[0039]特征一：近红外发光碳点具有自由基结构；
[0040]特征二：近红外发光碳点可产生近红外吸收带；
[0041]特征三：近红外发光碳点可近红外发光；
[0042]特征四：近红外发光碳点在水或者有机溶剂中的主要吸收带为300
‑
500nm和700
‑
800nm；
[0043]特征五：近红外发光碳点在650nm
‑
700nm的光源激发下，近红外光发射峰在750
‑
850nm；
[0044]特征六：近红外发光碳点能够在水中产生大量的羟基自由基；
[0045]特征七：近红外发光碳点在近红外光辅助白光手电筒照射下产生大量的羟基自由基，产生的羟基自由基量比纯白光手电筒照射高出2
‑
10倍。
[0046]第三方面，本申请提供如前本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种近红外发光碳点的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：在极性非质子性有机溶剂中对原料碳点进行氧化处理。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，采用氧化剂对所述原料碳点进行氧化处理；优选地，所述氧化剂包括高锰酸钾、高氯酸钾、硫酸、过硫酸铵和2
‑
碘酰基苯甲酸中的至少一种；更优地，所述氧化剂包括2
‑
碘酰基苯甲酸；优选地，所述原料碳点与所述氧化剂的质量比为1:0.2
‑
10，更优为1:0.5
‑
4；进一步更优为1:1
‑
2；优选地，所述原料碳点与所述氧化剂在第一混合溶液中的总浓度为0.2
‑
20mg/mL，所述第一混合溶液由所述原料碳点、所述氧化剂和所述极性非质子性有机溶剂组成；更优地，所述原料碳点与所述氧化剂在第一混合溶液中的总浓度为1
‑
10mg/mL。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述极性非质子性有机溶剂包括二甲基亚砜、N,N
‑
二甲基甲酰胺、N,N
‑
二甲基乙酰胺、N
‑
甲基吡咯烷酮和四氢呋喃中的任意一种；优选地，所述极性非质子性有机溶剂包括二甲基亚砜和N,N
‑
二甲基甲酰胺中的至少一种。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的制备方法，其特征在于，氧化处理的时间为1
‑
24h，优选为3
‑
6h。5.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，还包括：将氧化处理后的产物进行透析纯化，以除去小分子杂质；优选地，透析纯化所用的透析袋的截留分子量为500
‑
5000Da；优选地，透析纯化的时间为12
‑
72h；优选地，还包括：将透析纯化后的物质进行干燥；优选地，干燥采用冷冻干燥方式。6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述原料碳点的制备包括：将碳源、氮源以及有机溶剂进行溶剂热反应；优选地，所述碳源和所述氮源的质量比为1:1
‑
4，更优为1:2
‑
3；优选地，所述碳源和所述氮源在第二混合溶液中的总浓度为0.05
‑
0.5g/mL，所述第二混合溶液由所述碳源、所述氮源和...

【专利技术属性】
技术研发人员：曲松楠，张特森，汤子康，
申请(专利权)人：澳门大学，
类型：发明
国别省市：