一種聚異丙基丙烯酰胺功能化的熒光硅量子點(diǎn)材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉光學(xué)材料領(lǐng)域，涉及一種聚異丙基丙烯酰胺功能化的熒光硅量子點(diǎn)材料及其制備方法。
[0002]技術(shù)背景:
娃量子點(diǎn)(Si QDs)—般指尺寸不大于10 nm的娃納米晶體。由于量子限域效應(yīng)，導(dǎo)致其發(fā)光效率能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)傳統(tǒng)的體硅材料，表現(xiàn)出優(yōu)良的光電性質(zhì)。但單純的硅量子點(diǎn)具有可加工性能差，應(yīng)用范圍窄等缺點(diǎn)。
[0003]為了使硅量子點(diǎn)表現(xiàn)出優(yōu)異而穩(wěn)定的光電性能，能夠有效地被應(yīng)用，通常需要對(duì)硅量子點(diǎn)的表面進(jìn)行改性。改性后的硅量子點(diǎn)具有發(fā)光性質(zhì)更加穩(wěn)定，低毒性，良好的生物相容性，所以熒光硅量子點(diǎn)材料在生物傳感、醫(yī)學(xué)成像等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。這也吸引了世界各國(guó)的科學(xué)家廣泛研究硅量子點(diǎn)材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供了一種聚異丙基丙烯酰胺功能化的熒光硅量子點(diǎn)材料，制得的異丙基丙烯酰胺功能化的熒光硅量子點(diǎn)材料依舊具有較強(qiáng)的熒光，在藥物控釋、組織工程等方面有良好的應(yīng)用前景。本發(fā)明的聚異丙基丙烯酰胺功能化的熒光硅量子點(diǎn)，通過(guò)紅外與熒光分光光譜儀對(duì)其進(jìn)行表征，其FTIR出現(xiàn)聚異丙基酰胺的特征吸收峰，其四氫呋喃溶液有很好的熒光性能，像硅量子點(diǎn)一樣發(fā)熒光。
[0005]本發(fā)明采用的技術(shù)方案:一種聚異丙基丙烯酰胺功能化的熒光硅量子點(diǎn)材料的制備方法，包括以下步驟:
(I)稱取適量熒光硅量子點(diǎn)，加入到乙醇與水的混合溶液中，配制成濃度為10-40mg/mL的熒光硅量子點(diǎn)溶液，再加入適量含氨基的硅烷偶聯(lián)劑，在室溫下反應(yīng)24h，過(guò)濾，得到固體真空烘干，得到氨基化熒光硅量子點(diǎn)；
(2 )稱取適量氨基化熒光硅量子點(diǎn)，加入適量無(wú)水乙醇分散溶解;并將其轉(zhuǎn)移到圓底燒瓶中；加入H)C、NHS、鏈轉(zhuǎn)移劑。持續(xù)攪拌，常溫反應(yīng)24h，然后在乙醇中透析48h，既得到純化好的熒光硅量子點(diǎn)鏈轉(zhuǎn)移劑乙醇溶劑；
(3)量取適量的熒光硅量子點(diǎn)鏈轉(zhuǎn)移劑于容器中，加入引發(fā)劑、精制的N-異丙基丙烯酰胺，在液氮下冰凍后進(jìn)行抽真空，然后通氮?dú)?，重?fù)冷凍-抽真空-通氮?dú)獠僮?次，最后在抽真空的過(guò)程中用酒精噴燈對(duì)容器密封，將密封好的容器放入的恒溫烘箱中，70-90°C恒溫反應(yīng)，計(jì)時(shí)。
[0006](4)反應(yīng)完后，取出，敲破容器，讓反應(yīng)物暴露在空氣中，終止反應(yīng)。將瓶中剩余的乙醇旋干，加入四氫呋喃將產(chǎn)物溶解，然后逐滴沉淀在裝有正己烷的燒杯中，過(guò)濾，得到白色固體。重復(fù)上述操作3次，徹底除去未反應(yīng)的單體，得到白色固體，在真空干燥箱中恒溫干燥24h，得到聚異丙基丙烯酰胺功能化的熒光硅量子點(diǎn)。
[0007]步驟(I)中，所述熒光硅量子點(diǎn)為超純硅粉水熱法制備的熒光硅量子點(diǎn)。
[0008]步驟(I)中，所述乙醇與水的混合液為乙醇與水的體積比為9:1的混合溶液。
[0009]步驟(I)中，所述熒光硅量子點(diǎn)與硅烷偶聯(lián)劑的質(zhì)量比為1:2-1:10。
[0010]步驟(I)中，所述的硅烷偶聯(lián)劑為KH-550。
[0011]步驟(2)中，氨基化熒光硅量子點(diǎn)用量為10-50重量份，NHS用量為1-10重量份，EDC用量為1-20重量份，三硫酯用量為10-100重量份。
[0012]步驟(2)中，所述的三硫酯為S-十二烷基-S’_(a，a’_甲基_a”_乙酸)三硫代碳酸酯。
[0013]步驟(3)中，所述引發(fā)劑為偶氮二異丁腈(AIBN)。
[0014]步驟(3)中，熒光硅量子點(diǎn)鏈轉(zhuǎn)移劑與N—異丙基丙烯酰胺的投料質(zhì)量比1:100-1:1OOOo
[0015]步驟(3)中，反應(yīng)溫度為70_90°C，最優(yōu)反應(yīng)溫度為70°C，反應(yīng)時(shí)間為4_12h，優(yōu)選反應(yīng)時(shí)間為8h。
[0016]步驟(4)中，所述的恒溫為40°C。
[0017]—種按照所述的方法制備的聚異丙基丙烯酰胺功能化的熒光硅量子點(diǎn)的材料。
[0018]本發(fā)明提供了一種聚異丙基丙烯酰胺功能化的熒光硅量子點(diǎn)材料，其中利用具有發(fā)光性質(zhì)穩(wěn)定、低毒性和良好生物相容性的新型熒光硅量子點(diǎn)作為發(fā)光載體，在其表面采用RAFT聚合的辦法接枝了聚異丙基丙烯酰胺，得到的聚異丙基丙烯酰胺功能化的硅量子點(diǎn)，具有可加工性能好的優(yōu)點(diǎn)，提高硅量子點(diǎn)的應(yīng)用范圍，可以在在生物成像，藥物控釋、溫度傳感與催化等方面有良好的應(yīng)用前景。
【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1為熒光硅量子點(diǎn)水溶液的熒光發(fā)射圖譜。(最大激發(fā)波長(zhǎng)是360nm，最強(qiáng)發(fā)射峰是450nm)
圖2為實(shí)施例1制備的聚異丙基丙烯酰胺功能化的熒光硅量子點(diǎn)的紅外譜圖。
[0020]圖3為實(shí)施例1制備的聚異丙基丙烯酰胺功能化的熒光硅量子點(diǎn)的四氫呋喃溶液在不同發(fā)射光下的熒光發(fā)射圖譜。(最大激發(fā)波長(zhǎng)是380nm，最強(qiáng)發(fā)射峰隨著激發(fā)波長(zhǎng)的增加有所紅移)。
[0021]圖4為實(shí)施例2制備的聚異丙基丙烯酰胺功能化的熒光硅量子點(diǎn)的四氫呋喃溶液在不同發(fā)射光下的熒光發(fā)射圖譜。(最大激發(fā)波長(zhǎng)是360nm，最強(qiáng)發(fā)射峰隨著激發(fā)波長(zhǎng)的增加有所紅移)。
[0022]圖5為實(shí)施例3制備的聚異丙基丙烯酰胺功能化的熒光硅量子點(diǎn)的四氫呋喃溶液在不同發(fā)射光下的熒光發(fā)射圖譜。(最大激發(fā)波長(zhǎng)是360nm，最強(qiáng)發(fā)射峰隨著激發(fā)波長(zhǎng)的增加有所紅移)。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合非限制性的具體實(shí)施例進(jìn)一步示例性地詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。本發(fā)明實(shí)施例中所使用的試劑除熒光硅量子點(diǎn)(廖博，王武，等.一種硅量子點(diǎn)的制備方法2014107513335.7)和S-十二烷基-S，-(a，a’_甲基-a”_乙酸)三硫代碳酸酯(Lai J T,Filla D, Shea R.Marcromolecules，2002，35( 18):6754-6756.)是參照專(zhuān)利或文獻(xiàn)合成夕卜，其余均可市購(gòu)得到。
[0024]實(shí)施例1:
稱取200mg熒光硅量子點(diǎn)，加入到5mL乙醇與水的混合溶液中，加入lmLKH-550硅烷偶聯(lián)劑，攪拌，在室溫下反應(yīng)24h，過(guò)濾除去反應(yīng)溶劑，然后真空烘干，即得到氨基化熒光硅量子點(diǎn)；稱50mg量氨基化熒光硅量子點(diǎn)，加入1mL無(wú)水乙醇分散溶解，并將其轉(zhuǎn)移到圓底燒瓶中，加入20mgEDC、30mgNHS、30mg三硫代碳酸酯。持續(xù)攪拌，常溫反應(yīng)24h，然后在乙醇中透析48h，所得的溶液為純化好的熒光硅量子點(diǎn)鏈轉(zhuǎn)移劑；取400yL熒光硅量子點(diǎn)鏈轉(zhuǎn)移劑于1mL的安瓿瓶，加入80yL AIBN、200mg精制的N-異丙基丙烯酰胺，在液氮下冰凍后進(jìn)行抽真