[发明专利]气相法制备II-VI族水溶性硒化物半导体量子点的方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种II-VI族水溶性硒化物半导体量子点的制备方法，特别是一种以气体H2Se在水相中制备II-VI族水溶性硒化物半导体量子点的方法。

背景技术：

随着材料制备技术的发展，人们可以将若干半导体材料制成纳米晶粒，若当其尺度小于或者达到其激子波尔半径时，就称之为该半导体材料的量子点。由于量子点具有量子尺寸效应，小尺寸效应及表面效应，使原材料的物化特性发生改变，如光、磁、电、力等方面，而应用较广泛的是其光学特性的变化。CdSe、ZnSe、Cd(Zn)S，Cd(Zn)Se，Cd(Zn)Te等II-VI族化合物半导体量子点，具有特殊的荧光发射特性，不同于荧光发光有机染料，其荧光强度高，褪色或漂白速度慢，荧光光谱峰窄，灵敏度高。由于量子点能带分裂成准分子能级，随着尺寸的减小，其光激发的发射峰位蓝移。故不同尺寸量子点其荧光光谱峰也不同，即意味着在同一激发波长下会有不同的被激发的荧光光谱，其光谱波长可覆盖一定波长范围，使激发光谱线连续分布。不同半导体量子点，如CdS、CdSe、CdTe等II-VI族化合物，其光激发光谱在可见光范围内，且波长可连续分布，其可以在同一激发光光源下，同时激发尺寸不同的同种晶体的量子点，可得到不同的可见光的发射光谱，进行多元系列的荧光检测。量子点这些优越的性能，可以替代有机染料，在生物染色、免疫测定、原位杂交和多色成像等研究中发挥巨大作用。当其通过一定的偶联剂接到大生物上时，可以成为一类新颖的、优于有机染料标记物的生物体荧光标记物。如专利CN200610018426.5、CN200610024086.7、CN200810123522等所述。

目前，制备量子点的主要途径，一种是高温有机合成，如文献“[J].Nano Lett，Vol.1，2001，pp.207～211”“[J].Angew.Chem.Int.Ed.，Vol.41，2002，pp.2368～2371”等所述。另一种是低温水相合成，如文献“[J].Phys.Chem.B，.Vol.106，2002，pp.7177～7185”“[J].Mater Sci(2009)44：285-292”等所述。一般来说，水相方法由于用水做反应介质，因而生产成本较低，毒性较小，表面电荷和表面性质高度可调，且易引入不同的官能团，因此成为合成量子点的重要方法。当前，水相合成II-VI族化合物中硒化物量子点的方法都是以合成NaHSe或亚硒酸盐直接与镉源反应，对合成量子点的分散程度以及荧光量子产率有一定的影响。

发明内容

本发明目的在于提供一种在水相中以气体H₂Se为硒源制备II-VI族水溶性硒化物半导体量子点的方法，以提高II-VI族化合物半导体量子点荧光量子产率及分散均匀性。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种气相法制备II-VI族水溶性硒化物半导体量子点的方法，其特征在于该方法以硒化氢气体为硒源，具体步骤如下：

a.将可溶性镉盐、可溶性锌盐或可溶性汞盐溶于水，配制成浓度为0.1～1mol/L的溶液；再加入稳定剂，其中可溶性盐与稳定剂的摩尔比为1∶(2～3)；调节PH值9～10，称为溶液A；所述的稳定剂为巯基酸、巯基醇、巯醇胺或巯基氨；

b.在惰性气氛下，将硒化氢气体通入步骤a所得溶液A中，在40～100℃下，反应至溶液A由无色透明变成浅黄色透明，此溶液即为前躯体溶液；

c.将步骤b所得前躯体溶液回流至溶液颜色逐渐变化直至红色，得到II-VI族水溶性硒化物半导体量子点。

上述可溶性镉盐有Cd(Ac)₂、CdCl₂、CdSO₄、Cd(NO₃)₂或高氯酸镉；所述可溶性锌盐有Zn(Ac)₂、ZnCl₂、Zn SO₄、Zn(NO₃)₂或环烷酸锌盐；所述的可溶性汞盐为：HgSO₄。

上述的巯基酸为巯基乙酸、巯基丙酸、巯基异丁酸、二巯基琥珀酸、季戊四醇四-3-巯基丙酸酯或巯基丙烷磺酸；所述的巯基醇为巯基乙醇、二巯基丙醇、3-巯基-2-丁醇或11-巯基-1-十一醇；所述的巯醇胺为巯基乙胺或巯乙酰胺；所述的巯基氨为半胱氨酸或巯基丙氨酸。

上述的II-VI族水溶性硒化物半导体量子点粒径为1.8～7.5nm。。