本发明涉及红色发光固体纳米材料,涉及一种红色发光碳点掺杂的二氧化硅球的制备方法。
背景技术:
1、碳点(cds)是一类尺寸小于10nm的新型荧光碳纳米粒子,具有低毒性、生物相容性好、高光稳定性、易于表面改性和上转换荧光等独特性能,广泛应用于传感器、生物成像、催化、发光器件(led)和光电子器件等。近年来,多色发光碳点,尤其是红光发光碳点(rcd)因其独特的优势而备受关注,例如能够穿透动物体而不干扰强组织自发荧光、多色荧光显示或传感,以及作为获得白光led(wled)的重要组件之一的能力。然而,目前合成的大多数碳点是带有蓝色、绿光荧光,红色荧光碳点的合成较少,这是因为传统的水热法合成红色荧光需要经过复杂的分离提纯工艺,不仅产量低而且制备工艺复杂。lin等人(jiang k,sun s,zhang l,et al.red,green,and blue luminescence by carbon dots:full-coloremission tuning and multicolor cellular imaging[j].angewandte chemie,2015.)报道了硅胶柱层析纯化的红色荧光碳点,其红色荧光碳点的发射峰位于604nm处。chen等人(liu y h,duan w x,song w,liu j j,ren c l,wu j,liu d and chen h l.,acsappl.mater.interfaces,2017.)制备了b、n、s共掺杂的红色荧光碳点,其发射峰为600nm,pl qy约为6%。但是碳点由于自身的团聚猝灭效应,故在固体的状态下没有荧光显示,只有在液态时才会发生荧光效果,这限制了其在固态传感器中的广泛应用。yadav等人(yadavs,choudhary n,sonpal v,paital ar,engineering excitation-independent turn-onfluorescent probe for mercury:functionalized dendritic silica doped with red-emissive carbon dots towards simultaneous detection and remediation withbiosensing application,2023.)将红色发光碳点嵌入二氧化硅中实现了固态红光发射二氧化硅纳米球。但其采用的双相乳液的制备方法工艺复杂且采用有毒试剂不利于广泛采用。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种红色发光碳点掺杂的二氧化硅球的制备方法,该方法制得的红色发光碳点掺杂的二氧化硅球具有稳定的红光荧光发射以及纳米级的尺寸,可用于制备固态荧光传感器。
2、实现本发明目的的技术方案如下:
3、红色发光碳点掺杂的二氧化硅球的制备方法,包括如下步骤:
4、(1)将罗丹明b(rb)超声溶解于γ-氨丙基三乙氧基硅烷(aptes)中,然后将共混物在160-240℃下进行水热反应,反应结束后用乙醚萃取,离心去除上清液,干燥得到红色发光碳点;
5、(2)按红色发光碳点和正硅酸四乙酯(teos)的比例为20~60mg:5ml,将红色发光碳点和正硅酸四乙酯、无水乙醇、超纯水和氨水混合,搅拌反应至呈红色乳液,离心去除上清液,再醇洗离心,真空干燥,粉碎得到尺寸为100-400nm的红色荧光二氧化硅球。
6、进一步地,步骤(1)中,罗丹明b和γ-氨丙基三乙氧基硅烷的质量比为1:1。
7、进一步地,步骤(1)中,水热反应时间为6h以上。
8、进一步地,步骤(1)中,乙醚与反应后溶液的体积比为10:1;干燥温度为60℃。
9、进一步地,步骤(1)中,离心转速≥8000rmp,离心时间为3min以上。
10、进一步地,步骤(2)中,正硅酸四乙酯、无水乙醇、超纯水和氨水的体积比为5:100:10:4。
11、进一步地,步骤(2)中,红色发光碳点和正硅酸四乙酯的比例为40mg:5ml。
12、进一步地,步骤(2)中,真空干燥温度为50℃,干燥时间为4h以上。
13、进一步地,步骤(2)中,醇洗采用乙醇清洗,醇洗次数为3次以上。
14、与现有技术相比,本发明具有以下优点:
15、(1)本发明以罗丹明b和γ-氨丙基三乙氧基硅烷为原料,经简单的水热反应即可直接制备具有稳定的荧光发射的红色发光碳点,无需复杂的分离提纯工艺;
16、(2)本发明在将红色发光碳点掺杂在纳米级的二氧化硅球中,制备了红色荧光发射的二氧化硅球,其具有稳定的荧光发射,在固态荧光传感器方面,特别是水相中特定污染物的检测中具有广阔的应用前景。
1.红色发光碳点掺杂的二氧化硅球的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(1)中,罗丹明b和γ-氨丙基三乙氧基硅烷的质量比为1:1。
3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(1)中,水热反应时间为6h以上。
4.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(1)中,乙醚与反应后溶液的体积比为10:1;干燥温度为60°c。
5.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(1)中,离心转速≥8000rmp,离心时间为3min以上。
6.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(2)中,正硅酸四乙酯、无水乙醇、超纯水和氨水的体积比为5:100:10:4。
7.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(2)中,红色发光碳点和正硅酸四乙酯的比例为40mg:5ml。
8.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(2)中,真空干燥温度为50°c,干燥时间为4h以上。
9.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(2)中,醇洗采用乙醇清洗,醇洗次数为3次以上。