CN111849481A - 一种非金属荧光纳米材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种非金属荧光纳米材料及其制备方法，该方法包括以下步骤：(1)将五硫化二磷、碱和N‑甲基吡咯烷酮混合后超声，得到分散液；(2)将分散液转移至反应釜中，用溶剂热法制备含磷、硫非金属元素荧光纳米材料；(3)将反应液过滤、萃取、干燥后得到非金属荧光纳米材料。与现有技术相比，本发明具有材料制备方法简单、材料粒径均匀、低毒等优点。
Description
技术领域
本发明涉及荧光材料领域，具体涉及一种非金属荧光纳米材料及其制备方法。
背景技术
荧光材料指吸收一定波长的光，立刻向外发出不同波长的光，称为荧光，当入射光消失时，荧光材料就会立刻停止荧光。更确切地讲，荧光是指在外界光照下，人眼见到的一些相当亮的颜色光，如蓝色，绿色等。
现有的荧光纳米材料普遍具有成本高、制备过程安全条件苛刻、材料稳定性差、尺寸难以控制、荧光性能差等缺陷。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种粒径均匀、制备方法简单、操作方便的非金属荧光纳米材料及其制备方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
五硫化二磷是一种常见、廉价的含磷硫化学试剂，在制含磷、硫非金属元素荧光纳米材料过程中对实验安全条件要求较低，可行性高，操作简单。合成的含磷、硫非金属元素荧光纳米材料稳定性好，尺寸控制荧光性能；高的光稳定性；连续吸收光谱(从紫外到可见光)；发射峰窄且对称，非破坏性的分析和检测系统易操作性等优点，含磷、硫非金属元素荧光纳米材料溶液毒性低，可应用于体外检测，在环境、化学、生物和医学等领域有广泛的应用，具体方案如下：
一种非金属荧光纳米材料的制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)将五硫化二磷、碱和N-甲基吡咯烷酮混合后超声，得到分散液；
(2)将分散液转移至反应釜中，加热后得到非金属荧光纳米材料；
(3)将反应液过滤、萃取、干燥后得到非金属荧光纳米材料。
进一步地，所述的五硫化二磷、碱和N-甲基吡咯烷酮的质量体积比为(0.8-1.2)mg:(0.8-1.2)mg:(1-10)mL。
进一步地，所述的五硫化二磷、碱和N-甲基吡咯烷酮的质量体积比为(0.8-1.0)mg:(0.8-1.0)mg:1mL。
进一步地，所述的超声时间为10-40min。
进一步地，所述的加热的温度为100-200℃，时间为12-24h。
进一步地，所述的加热的温度为170-190℃。
进一步地，所述的萃取采用石油醚或乙酸乙酯萃取。
进一步地，所述的干燥的温度为40-80℃，时间为12-24h。
一种如上所述的方法制备的非金属荧光纳米材料，其在320-420nm的波长激发下，发射波长在450-550nm之间。其尺寸为5.5±1.2nm。
运用荧光分光光度计测其溶液在激发波长为320nm下对应的发射波长为450nm，以此类推在激发波长在420nm下对应的发射波长为550nm。
金属离子能淬灭荧光纳米材料的荧光归因于电子传递机制，金属离子能够与荧光纳米材料直接作用而扰乱荧光纳米材料本身的空穴-电子对的复合，从而导致荧光纳米材料的荧光淬灭。例如，在激发的条件下，荧光纳米材料的导带和价带中产生一对电子-空穴对，在电子受体存在的情况下，其未占据分子轨道能级最低，比荧光纳米材料导带的电位更正，此时，荧光纳米材料的电子转移至电子受体，荧光纳米材料从而发生荧光淬灭。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)本发明制备方法简单、易操作，无需避光和氮气保护，实验结果重现性高，原材料价格低廉；
(2)所制备的非金属元素荧光纳米材料呈现蓝绿色荧光，性质稳定，可用于对金属离子的检测，其优秀的生物兼容性和低毒性，也适合生物成像等领域的应用，如图6。
附图说明
图1为实施例1制得的荧光纳米材料的透射电镜图；
图2为实施例1制得的荧光纳米材料在激发状态下获得的荧光发射谱图；
图3为实施例1制备的荧光纳米材料水溶液试样的紫外吸收和荧光发射谱图；
图4为实施例1制备的荧光纳米材料的X射线光电子谱图(XPS)；
图5为实施例1制备的荧光纳米材料的傅里叶红外谱图；
图6为实施例1制备的发荧光纳米材料的溶液培养豆芽验证兼容性实验图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
一种非金属荧光纳米材料的制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)室温条件下取8mg氢氧化钠固体溶于10mL N-甲基吡咯烷酮中，然后加入8mg五硫化二磷的，超声20分钟；
(2)将超声后的反应液移入水热釜中，温度设置为180℃，反应24h，溶剂热法制备非金属元素荧光纳米材料；
(3)反应液通过过滤器除去未反应的残渣，取滤液，通过溶剂萃取、干燥后得到黑色固态非金属元素荧光纳米材料。
图1为实施例1条件下得到的非金属元素荧光纳米材料的透射电镜图，非金属元素荧光纳米材料的平均尺寸为5.5±1.2nm；
图2为实施例1条件下得到的非金属元素荧光纳米材料在370-450nm波长激发下获得荧光发射图谱。结果表示，在320-420nm的波长激发下，蓝绿色荧光非金属元素荧光纳米材料的发射波长在450-550nm之间，其最大发射波长位于480nm。
图3为实施例1条件下得到的非金属元素荧光纳米材料水溶液试样的紫外吸收和荧光发射谱图。左图是非金属元素荧光纳米材料水溶液试样照片，呈淡黄色；右图是365nm波长紫外灯照射下的非金属元素荧光纳米材料的荧光照片，呈蓝绿色，其荧光效率相对于荧光素钠为0.35。
图4为实施例1条件下制备得到的非金属元素荧光纳米材料固体的X射线高分辨拟合P2p、S2p元素X射线光电子谱图(XPS)。
图5为实施例1条件下制备得到的非金属元素荧光纳米材料固体的傅里叶红外谱图，如图中所示，在604和996cm-1的峰应当归属于P元素的P-O特征峰，在648cm-1的峰应当归属于S元素的S-O特征峰，在1119cm-1的峰应当归属于S元素的S＝O特征峰，在1381和1634cm-1的峰应当归属于P元素的P＝O特征峰，在3454cm-1的峰应当归属于O-H特征峰。
图6为实施例1制备的发荧光纳米材料的溶液培养豆芽验证兼容性实验图，可以看出，该材料具有很好的生物相容性及低毒性。
实施例2
一种非金属荧光纳米材料的制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)将五硫化二磷、碱和N-甲基吡咯烷酮混合后超声10-40min，得到分散液；其中，五硫化二磷、碱和N-甲基吡咯烷酮的质量体积比为0.8mg:0.8mg:10mL。
(2)将分散液转移至反应釜中，经100℃加热12h后得到非金属荧光纳米材料；
(3)将反应液过滤、采用石油醚或乙酸乙酯萃取、经40-80℃干燥12-24h后得到非金属荧光纳米材料。
所得的非金属荧光纳米材料，其在320-420nm的波长激发下，发射波长在450-550nm之间。其尺寸为5.5±1.2nm。
实施例3
一种非金属荧光纳米材料的制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)将五硫化二磷、碱和N-甲基吡咯烷酮混合后超声10-40min，得到分散液；其中，五硫化二磷、碱和N-甲基吡咯烷酮的质量体积比为1.2mg:1.2mg:1mL。
(2)将分散液转移至反应釜中，经200℃加热24h后得到非金属荧光纳米材料；
(3)将反应液过滤、采用石油醚或乙酸乙酯萃取、经40-80℃干燥12-24h后得到非金属荧光纳米材料。
所得的非金属荧光纳米材料，其在320-420nm的波长激发下，发射波长在450-550nm之间。其尺寸为5.5±1.2nm。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (10)
1.一种非金属荧光纳米材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)将五硫化二磷、碱和N-甲基吡咯烷酮混合后超声，得到分散液；
(2)将分散液转移至反应釜中，加热后得到非金属荧光纳米材料；
(3)将反应液过滤、萃取、干燥后得到非金属荧光纳米材料。
2.根据权利要求1所述的一种非金属荧光纳米材料的制备方法，其特征在于，所述的五硫化二磷、碱和N-甲基吡咯烷酮的质量体积比为(0.8-1.2)mg:(0.8-1.2)mg:(1-10)mL。
3.根据权利要求2所述的一种非金属荧光纳米材料的制备方法，其特征在于，所述的五硫化二磷、碱和N-甲基吡咯烷酮的质量体积比为(0.8-1.0)mg:(0.8-1.0)mg:1mL。
4.根据权利要求1所述的一种非金属荧光纳米材料的制备方法，其特征在于，所述的超声时间为10-40min。
5.根据权利要求1所述的一种非金属荧光纳米材料的制备方法，其特征在于，所述的加热的温度为100-200℃，时间为12-24h。
6.根据权利要求5所述的一种非金属荧光纳米材料的制备方法，其特征在于，所述的加热的温度为170-190℃。
7.根据权利要求1所述的一种非金属荧光纳米材料的制备方法，其特征在于，所述的萃取采用石油醚或乙酸乙酯萃取。
8.根据权利要求1所述的一种非金属荧光纳米材料的制备方法，其特征在于，所述的干燥的温度为40-80℃，时间为12-24h。
9.一种如权利要求1-8任一项所述的方法制备的非金属荧光纳米材料。
10.根据权利要求9所述的一种非金属荧光纳米材料，其特征在于，该荧光纳米材料的平均尺寸为5.5±1.2nm。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20201030 |
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