[发明专利]水相合成稳定的GSH－CdTeSe合金量子点的方法

说明书

【技术领域】：

本发明涉及一种在水相中制备稳定的GSH-CdTeSe合金量子点的方法，属于纳米材料制备技术领域。

【背景技术】：

量子点又称半导体纳米晶体，主要是由II-VI族元素或III-V族元素组成。由于它的物理尺寸小于激子的波尔半径，从而导致了一种量子限制效应，使量子点具有独特的光学和电学性质，如尺寸量子效应，介电限域效应，并由此派生出量子点独特的发光特性。与有机荧光染料相比，量子点的荧光性质具有许多优点：激发光谱宽、发射峰窄而对称、光谱可调、量子产率高、光稳定性好等。对于合金结构的量子点，不仅可以通过改变量子点的尺寸调节荧光发射波长，还可以通过调节组成得到具有相同粒径不同荧光发射波长的量子点。

量子点作为荧光探针已经得到广泛的应用，最有前景的是将其应用于生物体系中。为了能将量子点更好地应用于生物体系中，量子点首先要能够在生物相关条件下，如在缓冲溶液中具有良好的稳定性和较高的量子产率(＞10％)。在II-VI族量子点材料中，CdTe量子点的荧光量子产率最高，荧光发射的可调范围最广，但其在缓冲溶液中的稳定性较差。而合金结构的量子点不但可以通过改变组成调节荧光发射波长，还可以明显改善其在缓冲溶液中的稳定性。

目前采用化学方法合成量子点主要有有机合成法和水相合成法。前者在有机相中以TOP、TOPO或TBP和长链硫醇为配体，以组成元素的有机配合物为前体，在200～300℃、无水无氧条件下回流合成，这种方法制备量子点的缺点是制备条件比较苛刻，反应步骤也比较复杂，试剂成本高，毒性较大；并且将有机合成法制得的量子点转移到水相，其步骤繁琐，处理后得到的量子点水溶液的量子产率、稳定性大大降低。由于水相合成量子点操作简便、重复性高、成本低、更容易引入各种官能团分子，故水相合成方法成为当前研究的热点。水相合成法的基本原理是在水中利用稳定剂(如巯基化合物等)的限制作用，离子间发生反应、迅速结晶成核、缓慢生长最终得到纳米级颗粒。由于量子点是在水相中合成的，直接解决了纳米粒子的水溶性问题。

【发明内容】：

本发明的目的在于解决现有量子点的有机合成法存在制备条件苛刻，反应步骤复杂，试剂成本高，毒性较大，以及水相转移步骤比较繁琐、处理后得到的量子点水溶液的量子产率、稳定性大大降低的问题；同时解决现有水相合成法存在合成的量子点容易被氧化、在缓冲溶液中不稳定的问题，提供一种水相合成谷胱甘肽包覆的CdTeSe合金量子点的方法，所得量子点在缓冲溶液中具有较高量子产率且稳定性好。

本发明方法的具体步骤如下：

第一、碲氢化钾或碲氢化钠溶液的制备：

在留有通气孔的反应容器内，加入摩尔比为(2～3)∶1的硼氢化钾或硼氢化钠与碲粉，再加水，搅拌，20～30摄氏度反应60～90分钟，制得新鲜无氧的碲氢化钾或硼氢化钠水溶液；

第二、硒氢化钾或硒氢化钠溶液的制备：

在留有通气孔的反应容器内，加入摩尔比为(2～3)∶1的硼氢化钾或硼氢化钠与硒粉，再加水，搅拌，20～30摄氏度下反应10～30分钟，制得新鲜无氧的硒氢化钾或硒氢化钠水溶液；

第三、氯化镉与谷胱甘肽溶液(GSH)的制备：

将0.0005～0.1mol L^-1的氯化镉按摩尔比为氯化镉∶谷胱甘肽＝1∶(1～3)的比例加入到谷胱甘肽的水溶液中，用1～2mol L^-1的NaOH水溶液调节pH在11.0～12.0；

第四、水溶性GSH-CdTeSe合金量子点的生成：

在四口瓶中加入第三步配好的含有CdCl₂和谷胱甘肽的水溶液，氩气保护，室温搅拌20～30min；迅速注入第一步和第二步中制备的新鲜无氧的碲氢化钾(钠)和硒氢化钾(钠)水溶液，90～100℃，回流反应1～3小时，得到荧光发射波长范围在580～705nm的GSH-CdTeSe合金量子点。其中，碲源和硒源与镉源的摩尔比为HTe^-∶HSe^-∶Cd²⁺＝(1.5～4)∶1∶(12～24)。

本发明的优点及效果：

本发明提供的方法不需要苛刻的设备、条件，操作安全简便，条件温和、成本低。通过控制回流时间和组成，即可制备出不同粒径、光谱可调的GSH-CdTeSe合金量子点。这种谷胱甘肽包覆的合金量子点，荧光最大发射波长在580～705nm，在Tris-HCl缓冲溶液(pH＝7.4)中量子产率较高且稳定性好，明显优于二元的CdTe量子点。

【具体实施方式】：