CN105586035B - 一种高亮蓝绿荧光的水溶性硅量子点的制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种高亮蓝绿荧光的水溶性硅量子点的制备方法，采用高沸点的水溶性试剂丙三醇为溶剂在常压下利用微波法一步合成，步骤如下：将柠檬酸钠加入到丙三醇中，充分溶解；通入Ar气以除去溶液中的氧气，然后加入3氨丙基三乙氧基硅烷，在通入Ar条件下继续搅拌；将溶液转移到微波反应器中，在160‑200℃下反应5‑15min；将得到硅量子点溶液，加入无水乙醇中，离心，保留上清液；采用透析袋透析上清液，得到纯的硅量子点溶液，冻干，备用。本发明的优点是：该合成在常压下采用微波法一步实现的，合成过程简便、易操作，合成的水溶性硅量子点具有发射波长长、发光强度高、荧光稳定性好、细胞毒性低及生物相容性好等优点。

Description

一种高亮蓝绿荧光的水溶性硅量子点的制备方法
技术领域
本发明属于纳米材料制备技术领域，特别涉及一种高亮蓝绿荧光的水溶性硅量子点的制备方法。
背景技术
硅量子点是一种新颖的荧光纳米材料，具有毒性小，原料廉价易得，易修饰，荧光强度高，光稳定性强，pH稳定性高，水溶性及生物相容性良好等优点。目前对硅量子点的研究主要集中在其合成方法上，合成条件的简便化及合成的硅量子点光学性能的优异化是目前研究的方向所在。
目前一锅法制备水溶性硅量子点的方法主要有水热合成法及微波合成法，溶剂主要是水。Zhang(Nanoscale,2014,6,4096-4101)以3-氨丙基三甲氧基硅烷(APTMS)为硅源，柠檬酸钠为还原剂，水为溶剂于160℃条件下反应12h水热合成发射蓝光的硅量子点；Feng(Sensors and Actuators B,2014,203,795–801)同样采用水热合成法在200℃高温下反应2h合成发射蓝光的硅量子点。由此可见水热合成法耗时长，同时制备的硅量子点发射波长短(～448nm)。Lee,S.T.(J.Am.Chem.Soc.2013,135,8350-8356)采用微波法在160℃下15min内快速合成高荧光亮度的水溶性硅量子点，但该反应是在高压下实现的，且发射波长也较短，同样为460nm的蓝光。
发明内容
本发明的目的是针对上述存在问题，提供一种高亮蓝绿荧光的水溶性硅量子点的制备方法，该方法是在常压下采用微波法一步实现的，合成过程简便、易操作，合成的硅量子点具有发射波长长(505nm)发光强度高(PLQY:45％)、荧光稳定性好、细胞毒性低及生物相容性好等优点。
本发明的技术方案：
一种高亮蓝绿荧光的水溶性硅量子点的制备方法，采用高沸点的水溶性试剂丙三醇为溶剂在常压下利用微波法一步合成，包括以下步骤：
1)将还原剂柠檬酸钠加入到溶剂丙三醇中，柠檬酸钠与丙三醇的用量比为0.3168g：8mL，磁力搅拌10-15min，使柠檬酸钠充分溶解，得到均一的混合液；
2)向所述混合液中通入Ar气5-10min，以除去溶液中的氧气，然后加入3氨丙基三乙氧基硅烷，在通入Ar条件下继续搅拌5-10min；
3)将上述溶液转移到微波反应器中，在160-200℃下反应5-15min，得到硅量子点溶液；
4)将上述硅量子点溶液加入无水乙醇中，量子点溶液与无水乙醇的体积比为1:25，在6000rpm下离心10-30min，保留上清液；
5)采用透析袋透析上述上清液，得到纯的硅量子点溶液，冻干，备用。
所述步骤2)中3-氨丙基三乙氧基硅烷与柠檬酸钠的摩尔比为1:0.08-0.25。
所述步骤5)中透析袋的分子截留量为1000，每隔6-8h换水一次，共换水3-4次，总透析时间为20-24h。
本发明的有益效果是：本发明采用高沸点的水溶性丙三醇为溶剂，常压微波条件下一步合成了蓝绿荧光的水溶性硅量子点，该合成过程简便、易操作，合成的硅量子点具有发射波长长(505nm)发光强度高(PLQY:45％)、荧光稳定性好、细胞毒性低及生物相容性好等优点。
附图说明
图1为实施例1合成的硅量子点的TEM。
图2为实施例1合成的硅量子点的HRTEM图。
图3为实施例1合成的硅量子点的紫外-可见吸收谱图。
图4为实施例1合成的硅量子点的荧光发射谱图(Ex＝440nm)及荧光激发谱图(Em＝505nm)图。
图5为实施例1合成的硅量子点的室温及365nm紫外灯箱中的图片。
图6为硅量子点的细胞毒性测试图。
具体实施方式
实施例1：
一种高亮蓝绿荧光的水溶性硅量子点的制备方法，采用高沸点的水溶性试剂丙三醇为溶剂在常压下利用微波法一步合成，包括以下步骤：
1)将0.3168g柠檬酸钠加入到8mL丙三醇中，磁力搅拌10min，使柠檬酸钠充分溶解，得到均一的混合液；
2)向所述混合液中通入Ar气5min，以除去溶液中的氧气，然后加入3氨丙基三乙氧基硅烷，3-氨丙基三乙氧基硅烷与柠檬酸钠的摩尔比为1：0.125，在通入Ar条件下继续搅拌5min；
3)将上述溶液转移到微波反应器中，在160℃下反应5min，得到硅量子点溶液；
4)将上述硅量子点溶液加入无水乙醇中，量子点溶液与无水乙醇的体积比为1:25，在6000rpm下离心10min，保留上清液；
5)采用透析袋透析上述上清液，透析袋的分子截留量为1000，每隔6h换水一次，共换水3次，总透析时间为20h，得到纯的硅量子点溶液，冻干，备用。
图1为合成的硅量子点的TEM，图中表明：合成的硅量子点分散均匀，粒径均一，平均粒径大约为4.3nm。
图2为合成的硅量子点的HRTEM图，图中表明：合成的硅量子点晶格条纹清晰，晶形良好，晶格间距为0.32nm，对应硅的(111)晶面。
图3为合成的硅量子点的紫外—可见谱图，图中表明：合成的硅量子点在420—450nm有吸收峰。
图4为合成的硅量子点的荧光发射谱图(Ex＝440nm)及荧光激发谱图(Em＝505nm)图，图中表明：合成的硅量子点的最佳激发波长为440nm，最佳发射波长为505nm，发射蓝绿光。
图5为合成的硅量子点的室温及365nm紫外灯箱中的图片，图中表明：合成的硅量子点为澄清透明的均一溶液，在紫外照射下发出蓝绿荧光。
制得的硅量子点的细胞毒性测试：
硅量子点的细胞毒性测试，方法如下：利用酶标仪采用CCK8检测法测定浓度为0，50，100μg/mL的硅量子点与Hela细胞细胞培养0，4，12，24，48h后的毒性。
图6为合成的硅量子点的细胞毒性测试图，图中表明:合并的硅量子点毒性很小。
实施例2：
一种高亮蓝绿荧光的水溶性硅量子点的制备方法，采用高沸点的水溶性试剂丙三醇为溶剂在常压下利用微波法一步合成，制备步骤与实施例1基本相同，不同之处在于：步骤3)中的反应温度为180℃，制得纯的硅量子点溶液。
制得的硅量子点的检测与细胞毒性测试结果与实施例1类同。
实施例3：
一种高亮蓝绿荧光的水溶性硅量子点的制备方法，采用高沸点的水溶性试剂丙三醇为溶剂在常压下利用微波法一步合成，制备步骤与实施例1基本相同，不同之处在于：步骤3)中的反应温度为200℃，制得纯的硅量子点溶液。
制得的硅量子点的检测与细胞毒性测试结果与实施例1类同。

Claims (3)

1.一种高亮蓝绿荧光的水溶性硅量子点的制备方法，其特征在于：采用高沸点的水溶性试剂丙三醇为溶剂在常压下利用微波法一步合成，包括以下步骤：
1)将还原剂柠檬酸钠加入到溶剂丙三醇中，柠檬酸钠与丙三醇的用量比为0.3168g：8mL，磁力搅拌10-15min，使柠檬酸钠充分溶解，得到均一的混合液；
2)向所述混合液中通入Ar气5-10min，以除去溶液中的氧气，然后加入3- 氨丙基三乙氧基硅烷，在通入Ar条件下继续搅拌5-10min；
3)将上述溶液转移到微波反应器中，在160-200℃下反应5-15min，得到硅量子点溶液；
4)将上述硅量子点溶液加入无水乙醇中，量子点溶液与无水乙醇的体积比为1:25，在6000rpm下离心10-30min，保留上清液；
5)采用透析袋透析上述上清液，得到纯的硅量子点溶液，冻干，备用。
2.根据权利要求1所述高亮蓝绿荧光的水溶性硅量子点的制备方法，其特征在于：所述步骤2)中3-氨丙基三乙氧基硅烷与柠檬酸钠的摩尔比为1:0.08-0.25。
3.根据权利要求1所述高亮蓝绿荧光的水溶性硅量子点的制备方法，其特征在于：所述步骤5)中透析袋的分子截留量为1000，每隔6-8h换水一次，共换水3-4次，总透析时间为20-24h。
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