CN108380136A - 一种碳量子点诱导蠕虫状胶束形成的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种碳量子点诱导蠕虫状胶束形成的方法。本发明利用生产富勒烯过程中的副产物“炭灰”，利用酸回流法制备了表面含有羧基的碳量子点，用它代替有机酸，与长链烷基二甲基氧化胺（CnDMAO，n=12,14,16）在水中复配，构筑了蠕虫状胶束，所构筑的蠕虫状胶束有很好的稳定性。此发明拓展了碳量子点的应用领域，丰富了蠕虫状胶束的构筑理论。
Description
技术领域
本发明涉及一种碳量子点诱导蠕虫状胶束形成的方法，属于新材料领域。
背景技术
表面活性剂为了降低体系的自由能，在水溶液中倾向于自组装为各种聚集体，例如球状胶束、棒状胶束、蠕虫状胶束、囊泡、六角相液晶和层状液晶等（R. Dong and J.Hao, Chem. Rev., 2010, 110, 4978-5022）。其中蠕虫状胶束是球形胶束沿着一维方向继续生长的结果，长度为几百纳米甚至数微米，胶束能相互缠绕，形成柔性网络结构。与线性聚合物溶液类似，蠕虫状胶束中亦存在网络结构，但它能够不断分裂和再结合，因此蠕虫状胶束又叫做“活性聚合物”（C. A. Dreiss, Soft Matter, 2007, 3, 956-970）。蠕虫状胶束具有高粘弹性，在压裂液、减阻剂、清洁用品、护肤品等多个领域有着广泛的应用。传统单头单尾表面活性剂由于分子几何形状的限制很难自组装形成蠕虫状胶束，往往需要利用其它条件，如盐、温度、pH值或添加其它类型的表面活性剂等才能形成。长链烷基二甲基氧化胺（CnDMAO）是一种特殊的两性表面活性剂，在酸性介质中易被质子化，表现出阳离子表面活性剂的性质。当CnDMAO与有机酸如双（2-乙基己基）磷酸酯、月桂酸、胆汁酸等在水中复配，可表现出丰富的相行为及聚集结构（S. Song, Q. Zheng, A. Song and J. Hao,Langmuir, 2012, 28, 219-226；S. Song, R. Dong, D. Wang, A. Song and J. Hao,Soft Matter, 2013, 9, 4209-4218）。
碳量子点（CQDs）一般指的是尺寸小于10 nm，具有准球形结构，能稳定发光的一种纳米碳。碳量子点作为碳纳米材料家族的一颗新星，具有良好的水溶性，很高的发光稳定性，无光漂白以及良好的生物相容性（S. Y. Lim, W. Shen and Z. Gao, Chem. Soc. Rev., 2015, 44, 362-381）。自2004年被发现以来，碳量子点已在细胞成像、小分子检测、重金属检测、药物载体、光催化以及光电器件等领域都有了很好的应用（M. Shamsipur, A.Barati and S. Karami, Carbon, 2017, 124, 429-472）。而以碳量子点为基元，构筑有序聚集体的报道很少。
发明内容
为了解决碳量子点为构筑基元、在胶体与界面化学领域中缺乏简单可行的制备蠕虫状胶束的方法，本发明提供了一种碳量子点诱导蠕虫状胶束形成的方法，该方法操作简单，制备的蠕虫状胶束具有很高的稳定性。
本发明参考一类黄光发射碳量子点的廉价制备方法（申请号：201610515502.7），利用生产富勒烯过程中的副产物“炭灰”，利用酸回流法制备了表面含有羧基的碳量子点，用它代替有机酸，与长链烷基二甲基氧化胺（CnDMAO）在水中复配，构筑了蠕虫状胶束。本发明拓展了碳量子点的应用领域，丰富了蠕虫状胶束的构筑理论。
一种碳量子点诱导蠕虫状胶束形成的方法，其特征在于具体步骤如下：向两性表面活性剂长链烷基二甲基氧化胺（CnDMAO，n=12, 14, 16）水溶液中加入碳量子点水溶液，混合均匀，在20.0 ± 0.1 ℃的培养箱中静置24~96 h。
所述碳量子点是根据专利CN 201610515502.7制备得到。
为提高蠕虫状胶束的流变学性能，加入盐酸使混合溶液的pH值为1~5。
所述长链烷基二甲基氧化胺水溶液的浓度为50~100 mmol×L-1。
所述碳量子点水溶液的浓度为5~20 mg×mL-1。
所述长链烷基二甲基氧化胺为十二烷基二甲基氧化胺、十四烷基二甲基氧化胺或十六烷基二甲基氧化胺。
本发明的技术要点有以下两个方面：(1) 通过混酸回流处理生产富勒烯过程中的副产物“炭灰”，制备了碳量子点；(2) 用外围带有羧基基团的碳量子点代替传统的有机酸，与长链烷基二甲基氧化胺在水溶液复配，得到了蠕虫状胶束。
本发明的突出特色是：1) 制备方法简单可行、可设计性强、易于规模化；2) 将碳量子点引入到胶体与界面化学领域中；3) 提供了一种碳量子点与两性表面活性剂构筑蠕虫状胶束的方法；4) pH也可以调控蠕虫状胶束的形成。
本发明的优势在于，利用混酸回流处理生产富勒烯过程中的副产物“炭灰”，制备了外围带有羧基的碳量子点，实现了变废为宝。用外围带有羧基基团的碳量子点代替传统的有机酸，与长链烷基二甲基氧化胺在水溶液中复配，得到了蠕虫状胶束。
附图说明
图1为不同浓度碳量子点水溶液的pH值。
图2为实施例1中蠕虫状胶束剪切粘度随剪切频率的变化图。
图3为实施例2中蠕虫状胶束剪切粘度随剪切频率的变化图。
图4为实施例2中蠕虫状胶束低温透射电镜照片。
图5为实施例3中蠕虫状胶束剪切粘度随剪切频率的变化图。
图6为实施例4中蠕虫状胶束剪切粘度随剪切频率的变化图。
图7为实施例5中蠕虫状胶束剪切粘度随剪切频率的变化图。
图8为实施例6中蠕虫状胶束剪切粘度随剪切频率的变化图。
图9为实施例7中蠕虫状胶束剪切粘度随剪切频率的变化图。
图10为实施例8中蠕虫状胶束剪切粘度随剪切频率的变化图。
具体实施方式
实施例1
C14DMAO水溶液的浓度为100 mmol×L-1，加入碳量子点的浓度为5 mg×mL-1充分混合均匀后，在20.0 ± 0.1 °C的培养箱中静置48 h。
实施例2
在实施例1的基础上，将碳量子点的浓度改为10 mg×mL-1。
实施例3
在实施例1的基础上，将碳量子点的浓度改为15 mg×mL-1。
实施例4
在实施例2的基础上，将溶液的pH调整为1。
实施例5
在实施例2的基础上，将溶液的pH调整为2。
实施例6
在实施例2的基础上，将溶液的pH调整为3。
实施例7
在实施例2的基础上，将溶液的pH调整为4。
实施例8
在实施例2的基础上，将溶液的pH调整为5。
实施例9
C14DMAO水溶液的浓度为50 mmol×L-1，加入碳量子点的浓度为15 mg×mL-1充分混合均匀后，在20.0 ± 0.1 °C的培养箱中静置24 h。
实施例10
C12DMAO水溶液的浓度为100 mmol×L-1，加入碳量子点的浓度为5 mg×mL-1充分混合均匀后，在20.0 ± 0.1 °C的培养箱中静置36 h。
实施例11
在实施例10的基础上，将碳量子点的浓度改为10 mg×mL-1。
实施例12
在实施例10的基础上，将碳量子点的浓度改为15 mg×mL-1。
实施例13
在实施例10的基础上，将碳量子点的浓度改为20 mg×mL-1。
实施例14
C16DMAO水溶液的浓度为100 mmol×L-1，加入碳量子点的浓度为5 mg×mL-1充分混合均匀后，在20.0 ± 0.1 °C的培养箱中静置72 h。
实施例15
在实施例14的基础上，将碳量子点的浓度改为10 mg×mL-1。
实施例16
在实施例14的基础上，将碳量子点的浓度改为15 mg×mL-1。
实施例17
在实施例14的基础上，将碳量子点的浓度改为20 mg×mL-1。
实施例18
C16DMAO水溶液的浓度为50 mmol×L-1，加入碳量子点的浓度为10 mg×mL-1充分混合均匀后，在20.0 ± 0.1 °C的培养箱中静置96 h。
实施例19
在实施例18的基础上，将碳量子点的浓度改为15 mg×mL-1。
实施例20
在实施例18的基础上，将碳量子点的浓度改为20 mg×mL-1。
Claims (7)
1.一种碳量子点诱导蠕虫状胶束形成的方法，其特征在于具体步骤如下：向两性表面活性剂长链烷基二甲基氧化胺水溶液中加入碳量子点水溶液，混合均匀，在20.0 ± 0.1℃的培养箱中静置24~96 h。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述碳量子点是根据专利CN 201610515502.7制备得到。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于调节混合溶液的pH值为1~5。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于用盐酸调节混合溶液的pH值。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述长链烷基二甲基氧化胺水溶液的浓度为50~100 mmol×L-1。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述碳量子点水溶液的浓度为5~20 mg×mL-1。
7.如权利要求1或5所述的方法，其特征在于所述长链烷基二甲基氧化胺为十二烷基二甲基氧化胺、十四烷基二甲基氧化胺或十六烷基二甲基氧化胺。
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