[发明专利]一种CdTe/CdS/ZnS 核－壳－壳结构量子点的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米材料制备技术及生物分析检测技术领域，具体涉及一种高荧光量子效率水溶性CdTe/CdS/ZnS核-壳-壳结构量子点的制备方法。是以镉盐(或其氧化物、氢氧化物)、锌盐(或其氧化物)、碲氢化钠(或碲氢化钾，碲粉)和硫化钠(或硫化钾)为原料，利用微波技术制备CdTe/CdS/ZnS核-壳-壳结构量子点。

背景技术

量子点，是一类由II-VI族或III-V族元素组成的半径小于或接近激子波尔半径的半导体纳米晶粒。量子点具有特有的量子尺寸效应和表面效应，相对于传统的荧光染料分子用纳米晶作标记物具有许多优点：纳米晶激发光谱宽，发射光谱窄、对称，荧光发射波长可通过改变量子点的尺寸和组分而加以调节，因而不同尺寸的量子点能被单一波长的光激发而发射不同颜色的荧光，方便用于多目标分子的多色标记。相反，多种染料的荧光却需要多种激光加以激发，这不仅增加了实验费用，而且使分析变得更加复杂。另外纳米晶发光强度高，光化学稳定性好，因此量子点不仅在光电器件、发光二极管、固体激光器等光电信息领域有着广泛的用途，而且可以作为一类新型的荧光标记物，在分子生物学、免疫生物学、临床医学等生物医学领域显示出越来越诱人的应用前景。

实际应用中需要的半导体纳米晶粒必须具有好的发光性能(发光效率高，荧光光谱半峰宽窄)，要将半导体纳米晶粒应用于生物标记，还要求其具有良好的光稳定性和生物相容性。因此，制备性能优良的水溶性量子点成为近年来的研究热点。目前通过微波辐射的方法已可成功制备得到光谱性能优良的水溶性CdTe量子点(Li L，et.Chem.Comm，2005，528-530；He Y，et.J.Phy.Chem.B，2006，110，13352-13356；He Y，et.Chem.Mater，2007，19，359-365)和CdTe/CdS核-壳结构量子点(He Y，et.J.Phy.Chem.B，2006，110，13370-13373；)。但是，制备得到的CdTe量子点和CdTe/CdS核-壳结构量子点由于表面存在重金属Cd粒子，因此具有非常严重的细胞毒性。可以在量子点表面外延生长一层晶格常数匹配、带隙更宽的ZnS无机材料，由于Zn具有良好的生物相容性，因此可以在很大程度上减弱量子点的细胞毒性，提高量子点的细胞生物相容性。目前关于这方面的报道仅限于有机相方法(Talapin D.V.，et.J.Phys.Chem.B 2004，118，18826-18831.)，尚没有一例CdTe/CdS/ZnS核-壳-壳结构量子点可以直接从水相中直接制备得到。

发明内容

本发明的目的在于针对上面所述的问题，提出一种操作安全、方便的高荧光量子效率水溶性CdTe/CdS/ZnS核-壳-壳结构量子点的制备方法。

本发明提供的水溶性CdTe/CdS/ZnS核-壳-壳结构量子点的制备方法，具体步骤如下：

1、配制作为碲源的碲氢化钠NaHTe或碲氢化钾KHTe溶液：将摩尔比为1.5∶1至5∶1的硼氢化钠NaBH₄或硼氢化钾KBH₄和碲粉Te置于水中，在0～30摄氏度下静置反应7～30小时，得到NaHTe或碲氢化钾KHTe溶液；

2、配制0.0005～0.1mol/L作为镉源的镉盐或镉的氧化物、氢氧化物和水溶性巯基化合物溶液，调节溶液的pH值至7～13，通氮气除氧气，加热到70～120摄氏度，注入NaHTe或KHTe溶液，反应1～40小时，得到CdTe量子点；

3、将水溶性巯基化合物加入作为镉源的浓度为0.0005～0.1mol/L镉盐或镉的氧化物、氢氧化物和硫盐溶液，调节溶液的pH值至7～13，注入CdTe量子点，得到CdTe/CdS前体溶液；

4、将CdTe/CdS前体溶液进行微波制备，将前体溶液置于微波辐射专用玻璃管中，在微波反应器中进行微波辐射反应，可得到水溶性CdTe/CdS核/壳型量子点。其中，微波加热条件为：微波功率15W～1000W，加热时间30秒钟～1小时，加热温度70～200摄氏度；

5、将水溶性巯基化合物加入作为锌源的浓度为0.0005～0.1mol/L锌盐或锌的氧化物和硫盐溶液，调节溶液的pH值至7.5～13，注入CdTe/CdS核/壳型量子点，得到CdTe/CdS/ZnS前体溶液；