[发明专利]一种尺寸可控合成MSe(M=Cd,Pb)纳米晶体的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种通过调控生化反应来可控合成MSe(M＝Cd，Pb)纳米晶体的制备方法，属于生物、化学及材料科学领域。

背景技术

近年来，II-VI族量子点在检测、分离、诊断、示踪、成像等生物医学领域获得广泛应用。如何在绿色温和的条件下得到纳米材料的同时，控制好纳米材料的形貌和性能是该领域备受关注的焦点。通常实际应用需要的量子点，制备方法中通常都采用了极其危险且昂贵的金属有机化合物原料或复杂、难以控制的操作方法。

1989年Steigerwald报道了将Cd(CH₃)₂和(TMS)₂E(TMS为三甲基甲硅烷基；E＝S，Se，Te)在不同溶剂中混合制备CdE的方法，反应经历了脱烷基硅的过程。在此之后，Murray[43]报道了一种用有机金属试剂在热的氧化三正辛基膦(TOPO)溶剂中裂解制备高质量、单分散(±5％)II-VI QDs的方法，其中重点研究了CdSe QDs的合成。，由于Cd(CH₃)₂、Zn(CH₃)₂等金属有机物剧毒、不稳定、易爆炸，因此，用它们作原料极其危险，需要的设备条件苛刻。

在此之后，Peng等报道了用CdO代替Cd(CH₃)₂，采用己基膦酸(HPA)或十四烷基膦酸(TDPA)/TOPO二组分溶剂合成II-VI型QDs的方法。实验结果表明，用CdO作镉前体，可以重复性地单罐合成高质量纳米粒子，如CdSe，CdTe，CdS等。而且，由于Cd-HPA/TDPA复合物相对较高的稳定性，采用这种方法，最初的成核作用可以推迟倒数百秒以后，这就使得它在实际操作中有几点重要优点：例如注射温度可以降低，合成的重复性好；最初的成核作用可以延长；并且CdO既不自燃，也不易爆炸，因此，可以大量地使用反应原料，这就使得工业规模的合成成为可能。

金属化合物/元素有机物路线中的另一种方法是利用单一的金属-E键(E＝S，Se等)已经存在的前体作反应物。Trindade和O’Brien发，在TOP中热分解[CdE₂CNR1R₂]₂，特别是空气稳定的不对称基取代物可以有效地进行II-VI型QDs的制备。，但是，由于前体均需自己合成，所以要得到产物量子点，需要多步合成程序，比较麻烦。

如何实现纳米材料的可控性一直是材料合成过程中的难题。在生物标记中，纳米材料所必需的性质取决于材料的组成，尺寸，形状，结晶度以及结构。如果能够实现对以上这些参数的控制，即实现纳米材料的可控性，就能够随心所欲地控制材料的特性，从而得到各种理想的材料。目前研究较多的是使用热力学的方法即经典结晶理论来控制材料的结晶过程。这种基于Gibbs-Thompson公式的经典结晶理论模型被大量文献广泛引用，但是越来越多的人发现这种经典的结晶理论与实际结果有一些较大的出入，在纳米尺度尤甚。因此，有必要寻找更适合的方法来解决这一难题。

生物体以及生物体内的各种高效专一的生化反应则是实现生物标记材料可控性的很好的平台。生物化学反应是指涉及到生物分子的与生命活动有关的化学反应。在各种生化反应过程中，细胞成分和生物分子都遵循指导所有物质化学反应的原理，生物分子参与的生化反应过程和生命活动最终都可以用这些化学原理来解释。因此可以针对生化反应特点，根据由多个生化反应所构成的反应途径或通路以及所涉及反应的热力学、动力学等不同的原理进行设计，从而有目的的对其加以调节和控制，甚至对多个不同反应途径进行调控，实现所期望的、原本不可能发生的反应，从而达到对材料的特性的控制。

上述各种金属化合物/元素有机物路线的方法中，虽然已经可以用CdO、Cd(Ac)₂等无机化合物制备出高质量的裸量子点，但是通常所使用的II-VI族量子点的制备基本上仍然要用Cd(CH₃)₂、Zn(CH₃)₂等有机金属化合物作原料，并且都需要较为苛刻的反应条件，所以如果能够将这些方法进行改进，选择价格低廉、性质稳定的原料，在相对绿色、安全、温和的条件下可控地制备所需的纳米材料，无疑将具有重要意义。

发明内容

针对上述不足，本发明提供一种在绿色温和的条件下尺寸可控地合成MSe(M＝Cd，Pb)纳米晶体的方法。