一种室温磷光纳米棒及其制备方法和应用

本发明涉及纳米材料领域，具体涉及一种室温磷光纳米棒及其制备方法和应用。

背景技术：

1、相比于荧光发射，室温磷光发射是一种自旋禁阻的过程。当电子由激发三线态向基态跃迁时(t1→s0)发射磷光。由于磷光产生过程中的系间窜越(intersystem crossing，isc)与t1→s0的辐射跃迁均为自旋禁阻过程，所以磷光具有更长的发光寿命(磷光寿命：～10-6-10-3s)和更大的斯托克斯位移(chem.rev.2018,118,1770-1839.)。然而，激发单线态(s1)与三线态(t1)的自旋轨道耦合效率较低。此外，三线态激子在氧气和水相中易快速湮灭，而水相环境较大的极性会产生强烈的介电屏蔽效应与非辐射复合中心。因此，较差的水相稳定性，较低的量子效率与较短的室温磷光寿命，亦成为磷光探针实现生物体内高信噪比成像的严重阻碍(adv.mater.2021,33,2007811.)。

2、近年来研究者通过引入聚合物、无机酸等基质来稳定三线态激子，抑制其非辐射复合过程，制备长寿命室温磷光材料，但所得室温磷光信号水相稳定性差，尺寸通常难以控制到纳米维度(angew.chem.int.ed.2021,60,19735；angew.chem.int.ed.2021,60,9500-9506.)，无法实现高分辨的无背景生物成像应用。另一方便面，过渡金属与有机配体之间的强相互作用使d-d能级增加，可有效减少非辐射跃迁几率，获得小尺寸磷光配合物，但微秒尺度的磷光寿命与过渡金属导致的生物安全性问题仍难以满足现阶段成像需求(angew.chem.int.ed.2020,59,15987.)。因此，设计新型具有较好的水分散性及较低生物毒性的室温磷光纳米材料成为目前的研究挑战。本发明前期研究出一种纳米球状的室温磷光材料，其平均粒径为100-200nm，而更小尺寸的室温磷光材料更有利于在高信噪比的无背景生物成像领域的应用。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种室温磷光纳米棒及其制备方法，使得所述室温磷光纳米棒不仅具有很好的水分散性，而且具有长寿命室温磷光特性，且体积更小；

2、本发明的另外一个目的在于提供基于上述室温磷光纳米棒在生物成像中或在制备生物成像试剂中的应用。

3、为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本发明提供了为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题的方法，作为本发明的第一个方面，提供了一种室温磷光纳米棒的制备方法，包括：

4、s1.有机硅烷和还原剂制成分散液；

5、s2.在所述分散液中加入磷酸钙源原料进行微波反应，微波反应后分离出沉淀；

6、s3.所述沉淀进行退火，获得所述纳米棒。

7、可选地，所述有机硅烷为氨基硅烷；进一步可选地，所述氨基硅烷选自(3-氨基烷基)三烷氧基硅烷中的一种或两种以上；进一步可选地，所述(3-氨基烷基)三烷氧基硅烷中烷基选自c1-c10的烷基，烷氧基选自c1-c10的烷氧基。

8、可选地，所述还原剂包括柠檬酸三钠和/或柠檬酸，所述磷酸钙源原料包括纯牛奶。

9、可选地，所述微波反应的条件包括：功率15-1000w、加热时间60-120min，加热温度100-160℃。

10、可选地，所述退火的温度为200-550℃。

11、作为本发明的第二个方面，提供了由所述制备方法制备的纳米棒，其尺寸长为150-170纳米，宽为20-30纳米。

12、作为本发明的第三个方面，提供了所述的纳米棒在生物成像中或在制备生物成像试剂中的应用。

13、作为本发明的第四个方面，提供了一种生物成像试剂，包括本发明所述的纳米棒。

14、本发明利用微波水热及高温退火法合成了具有室温磷光特性的一维纳米棒材料，所制备的纳米棒尺寸长约为150～170纳米，宽约为20～30纳米，在紫外光的激发下可以发出蓝色荧光，关闭紫外灯裸眼可见约6秒的绿色磷光；磷光寿命约为312毫秒，荧光寿命约为3纳秒；所述纳米棒具有更小的体积和优异的磷光性能，良好的水分散性以及较高的生物安全性，可用于高信噪比的无背景生物成像。

技术特征：

1.一种室温磷光纳米棒的制备方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述有机硅烷为氨基硅烷。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述氨基硅烷选自(3-氨基烷基)三烷氧基硅烷中的一种或两种以上。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述(3-氨基烷基)三烷氧基硅烷中烷基选自c1-c10的烷基，烷氧基选自c1-c10的烷氧基。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述还原剂包括柠檬酸三钠和/或柠檬酸，所述磷酸钙源原料包括纯牛奶。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述微波反应的条件包括：功率15-1000w、加热时间60-120min，加热温度100-160℃。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述退火的温度为200-550℃。

8.权利要求1-7任意一项所述制备方法制备的纳米棒，其特征在于，尺寸长为150-170纳米，宽为20-30纳米。

9.权利要求8所述的纳米棒在生物成像中或在制备生物成像试剂中的应用。

10.一种生物成像试剂，其特征在于，包括权利要求8所述的纳米棒。

技术总结本发明涉及纳米材料领域，公开了一种室温磷光纳米棒及其制备方法和应用。本发明利用微波水热及高温退火法合成了具有室温磷光特性的一维纳米棒材料，所制备的纳米棒尺寸长约为150～170纳米，宽约为20～30纳米，在紫外光的激发下可以发出蓝色荧光，关闭紫外灯裸眼可见约6秒的绿色磷光；磷光寿命约为312毫秒，荧光寿命约为3纳秒；所述纳米棒具有更小的体积和优异的磷光性能，良好的水分散性以及较高的生物安全性，可用于高信噪比的无背景生物成像。技术研发人员：何耀,宋斌,崔明月,何同宇受保护的技术使用者：苏州大学技术研发日：技术公布日：2024/5/19