一种表面修饰的Fe3O4@ZIF-8-CQDs磁性荧光复合纳米材料的制备方法

本发明属于纳米材料，具体是一种表面修饰的fe3o4@zif-8-cqds磁性荧光复合纳米材料的制备方法。

背景技术：

1、磁性荧光复合纳米材料集磁性与荧光特性于一体，可以在荧光可视的情况下通过外加磁场对复合纳米颗粒进行操纵，不仅在多模成像、磁性分离、靶向移动、生物检测、药物运输等领域得到应用，而且，还常用于防伪标识、标记追踪、指纹显影等。

2、目前，磁性荧光复合纳米颗粒的制备主要包括溶胶凝胶法、聚合物包埋法和自组装法等，其中：对于溶胶凝胶法，一般将磁性纳米颗粒与碳量子点渗透到在适合溶剂里溶胀的聚合物微粒或多孔网络状结构的微球中，该方法操作简单，但是纳米粒子容易从微球中脱离，造成整体性能下降；对于聚合物包埋法，在聚合过程中，对纳米粒子进行包覆，制备成核壳结构的纳米粒子，用于包埋磁性fe3o4纳米颗粒和碳量子点的材料有聚苯乙烯、聚乙二醇、壳聚糖和二氧化硅等，但是，该方法制备的复合材料对碳量子点的负载量较低，若通过增加包覆层的厚度以提高碳量子点的负载率，则会因包覆层过厚使磁性能下降；对于自组装法，利用不同电荷层将磁性与荧光纳米粒子组装起来的办法，以交替吸附相反电荷的高分子电解质为基础，形成多层结构，该方法为了提高复合纳米颗粒的荧光强度，常需要进行多层组装，制备过程较为复杂。

3、因此，为了满足实际应用的需求，需要发展一种简便的磁性荧光复合纳米材料制备方法，以提高碳量子点负载率以及材料的发光性能。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种表面修饰的fe3o4@zif-8-cqds磁性荧光复合纳米材料的制备方法，不仅制备方法简单，而且制备的磁性荧光复合纳米材料具有良好的磁性和荧光性能。

2、为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

3、一种表面修饰的fe3o4@zif-8-cqds磁性荧光复合纳米材料的制备方法，包括如下步骤：

4、步骤1、制备磁性纳米颗粒

5、取0.2～0.4g六水合三氯化铁加入25-35ml乙二醇中，加热搅拌至其完全溶解，得到橙黄色透明溶液a，向溶液a中加入0.2～0.4g柠檬酸钠并进行再次搅拌，接着加入2～4g结晶乙酸钠，继续搅拌使各组分完全溶解，得到澄清的深棕色溶液b，将溶液b转移到反应釜中，在180～220℃下，反应8～10h，冷却后，取出产物并洗涤，得到磁性纳米颗粒；

6、步骤2、制备磁性荧光复合纳米材料

7、取3～9mg磁性纳米颗粒加入到30ml水中，先超声分散均匀，再加入50～150ul浓度为2mm的十六烷基三甲基溴化铵溶液并超声分散，得到溶液c，将0.8～1.2ml浓度为0.33m的硝酸锌水溶液加入溶液c并超声分散，得到溶液d，依次将1-3ml碳量子点和1.6～2.4ml浓度为0.66m的2-甲基咪唑溶液加入溶液d并超声分散，得到溶液e，将溶液e静置10min，利用磁铁分离出样品并洗涤，得到fe3o4@zif-8-cqds磁性荧光复合纳米材料；

8、步骤3、磁性荧光复合纳米材料的表面修饰

9、将5～10ml水和5～10ml无水乙醇混合，得到混合溶液f，取0.5～2ml油胺加入混合溶液f并搅拌使其分散均匀，得到溶液g，取2-4ml fe3o4@zif-8-cqds磁性荧光复合纳米材料加入溶液g并继续搅拌，通过磁分离去除多余反应溶液，洗涤，得到表面修饰的fe3o4@zif-8-cqds磁性荧光复合纳米材料。

10、进一步地，所述步骤1的再次搅拌的时间为15min。

11、进一步地，所述步骤1继续搅拌的时间为3h。

12、进一步地，所述步骤1的洗涤是利用水和无水乙醇交替洗涤至少3次。

13、进一步地，所述步骤2的超声分散时间为5min。

14、进一步地，所述步骤2的碳量子点由如下方法制备得到：

15、取0.8～1.2g无水柠檬酸和0.4～0.6g邻苯二胺依次加入25～35ml水中，搅拌至完全溶解，得到浅黄色透明溶液，接着将浅黄色透明溶液转移到水热反应釜，在140～180℃下，反应5～8h，得到具有明亮蓝色荧光的碳量子点。

16、进一步地，所述步骤2的洗涤是利用水清洗至少3次。

17、进一步地，所述步骤3的继续搅拌时间为3～8h。

18、进一步地，所述步骤3的洗涤是利用水和无水乙醇交替洗涤至少3次。

19、本发明与现有技术相比，具有如下技术效果：

20、本发明在磁性纳米颗粒表面包覆金属有机框架zif-8，利用具有多孔结构和大比表面积的zif-8负载碳量子点，合成了的fe3o4@zif-8-cqds核壳结构复合纳米材料，具有良好的磁性和荧光性能；而且，借助于金属有机框架zif-8优异的吸附性能负载碳量子点，无需对磁性纳米颗粒进行层层包覆，制备方法更加简单，反应条件易控，适合大面积推广使用；同时，针对多孔材料负载的碳量子点容易从孔道中脱附致使荧光性能下降的问题，利用油胺对磁性荧光复合纳米材料进行表面修饰，长链分子油胺容易与fe3o4@zif-8-cqds表面结合并吸附在其表面，使碳量子点不易从zif-8的孔道中脱附分离，提高了碳量子点在衬底表面的附着能力，使磁性荧光复合纳米材料的荧光性能更加持久稳定，经过清洗后仍具有很好的荧光性能，因此，可以作为长效标记材料用于目标标识、荧光追踪、磁性识别等领域。

技术特征：

1.一种表面修饰的fe3o4@zif-8-cqds磁性荧光复合纳米材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的表面修饰的fe3o4@zif-8-cqds磁性荧光复合纳米材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1的再次搅拌的时间为15min。

3.根据权利要求1所述的表面修饰的fe3o4@zif-8-cqds磁性荧光复合纳米材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1继续搅拌的时间为3h。

4.根据权利要求1所述的表面修饰的fe3o4@zif-8-cqds磁性荧光复合纳米材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1的洗涤是利用水和无水乙醇交替洗涤至少3次。

5.根据权利要求1所述的表面修饰的fe3o4@zif-8-cqds磁性荧光复合纳米材料的制备方法，其特征在于，所述步骤2的超声分散时间为5min。

6.根据权利要求1所述的表面修饰的fe3o4@zif-8-cqds磁性荧光复合纳米材料的制备方法，其特征在于，所述步骤2的碳量子点由如下方法制备得到：

7.根据权利要求1所述的表面修饰的fe3o4@zif-8-cqds磁性荧光复合纳米材料的制备方法，其特征在于，所述步骤2的洗涤是利用水清洗至少3次。

8.根据权利要求1所述的表面修饰的fe3o4@zif-8-cqds磁性荧光复合纳米材料的制备方法，其特征在于，所述步骤3的继续搅拌时间为3～8h。

9.根据权利要求1所述的表面修饰的fe3o4@zif-8-cqds磁性荧光复合纳米材料的制备方法，其特征在于，所述步骤3的洗涤是利用水和无水乙醇交替洗涤至少3次。

技术总结本发明公开了一种表面修饰的Fe<subgt;3</subgt;O<subgt;4</subgt;@ZIF‑8‑CQDs磁性荧光复合纳米材料的制备方法，包括步骤：1、取六水合三氯化铁加入乙二醇，加热搅拌至溶解，再加入柠檬酸钠并搅拌，接着加入结晶乙酸钠，继续搅拌，然后转移到反应釜，反应结束冷却后，取出产物并洗涤，得到磁性纳米颗粒；2、取磁性纳米颗粒加入到水中，先超声分散，再加入十六烷基三甲基溴化铵溶液并超声分散，接着加入硝酸锌水溶液并超声分散，然后依次加入碳量子点和2‑甲基咪唑溶液并超声分散，最后静置10min，磁铁分离出样品并洗涤，得到Fe<subgt;3</subgt;O<subgt;4</subgt;@ZIF‑8‑CQDs磁性荧光复合纳米材料；4、利用油胺对磁性荧光复合纳米材料进行表面修饰，得到表面修饰的Fe<subgt;3</subgt;O<subgt;4</subgt;@ZIF‑8‑CQDs磁性荧光复合纳米材料，具有良好的磁性和荧光性能。技术研发人员：方吉祥,李铃薇,王换,尤红军受保护的技术使用者：西安交通大学技术研发日：技术公布日：2024/6/30