[发明专利]一种水溶性CdTe量子点的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种纳米技术领域的制备方法，特别涉及水溶性CdTe量子点的一种制备方法。

背景技术

量子点(Quantum dot，简称QD)是一种半径小于或者接近玻尔激子半径的半导体纳米晶粒。量子点具有吸收光谱宽，发射光谱窄而对称，发光颜色可调，荧光强度和光稳定性高等特点，已在生物标记、生物传感及生物检测领域等领域获得了广泛应用。CdTe量子点是应用最为广泛的II-VI族量子点，高质量水溶性CdTe量子点的制备方法研究已经成为世界各国科研工作者的焦点。目前生物学上应用的量子点大多来自有机相合成，该方法合成的量子点粒径分布均匀，量子产率高，但制备条件苛刻、成本高、毒性大，而且所制备的量子点难溶于水，需进一步衍生化为水性性量子点才能在生命科学领域获得应用。1996年，Rogach，A.L.首次采用巯基化合物作为配位剂在水相体系中制备出水溶性的CdTe量子点。水相体系中制备的CdTe量子点具有水溶性和生物相容性，可直接用于生物的标记和检测。但是水相制备CdTe量子点的方法通常需要无氧环境下制备的碲化氢(H₂Te)或碲氢化钠(NaHTe)作为碲源，制备过程需要分步进行。

经对现有技术的文献检索发现，Bao等在《Small》(2006年第2卷476-480页)上发表了题为“One-Pot Synthesis of CdTe Nanocrystals and Shape Control of LuminescentCdTe-Cystine Nanocomposites”(“一步制备CdTe量子点及CdTe-半胱氨酸纳米复合材料的形状控制”)的论文，利用在自然状态下稳定的亚碲酸钠作为碲源，采用硼氢化钠还原亚碲酸钠的方法在水相中一步制备了水溶性CdTe量子点，通过控制反应时间可以获得不同荧光发射波长的CdTe量子点。该方法利用硼氢化钠作为还原剂，但硼氢化钠是强还原剂，其反应活性不可调控，限制了该制备方法的操作灵活性。

发明内容

针对现有技术中的不足，本发明提供一种水溶性CdTe量子点的制备方法。利用水合肼作为还原剂还原亚碲酸钠，基于水合肼还原能力与反应温度的密切相关性提高制备条件的可控性，以巯基丙酸为配位剂、六偏磷酸钠为辅助稳定剂获得高荧光性能的具有不同荧光发射波长的水溶性CdTe量子点。

本发明首先选用氯化镉作为镉离子来源，水合肼还原亚碲酸钠产生的碲离子作为碲源，在配位剂巯基丙酸和辅助稳定剂六偏磷酸钠存在的前提下，通过控制反应温度和回流时间的方式获得不同荧光发射波长的水溶性CdTe量子点。六偏磷酸钠不但作为辅助稳定剂用于防止副反应亚碲酸镉的形成，而且可以与巯基丙酸竞争镉离子源，促进高质量水溶性量子点的生成。

一种水溶性CdTe量子点的制备方法，步骤如下：

(1)室温下向浓度为0.5-5.0毫摩尔/升的氯化镉溶液中依次加入六偏磷酸钠和巯基丙酸，氯化镉与六偏磷酸钠的摩尔比为1∶(1-3)，氯化镉与巯基丙酸的摩尔比为1∶(2-5)，加入过程在磁力搅拌下进行，六偏磷酸钠和巯基丙酸加入的时间间隔为8-12分钟，巯基丙酸加入结束后，将溶液酸度调至pH＝9-12，得到镉的前体溶液；

(2)向步骤(1)制得的镉的前体溶液中加入亚碲酸钠，在70-100℃条件下恒温加热回流10分钟，氯化镉与亚碲酸钠的摩尔比为1∶(0.1-0.45)；

(3)向步骤(2)制得的溶液中加入水合肼，在70-100℃条件下恒温加热回流10分钟到20小时，得CdTe量子点溶液；亚碲酸钠和水合肼摩尔比为1∶(400-700)；

(4)将步骤(3)制得的CdTe量子点溶液以8000转/分钟的转速离心，去除上层清液后将所得沉淀分散在丙酮中，离心分离三次，最后将沉淀溶解于水中，得水溶性CdTe量子点。

优选的，上述步骤(1)中氯化镉溶液的浓度为1.0-3.5毫摩尔/升，氯化镉与六偏磷酸钠的摩尔比为1∶(1.5-2)，氯化镉与巯基丙酸的摩尔比为1∶2.5。

上述步骤(1)中六偏磷酸钠和配位剂巯基丙酸加入的时间间隔为10分钟。

上述步骤(1)中溶液的酸度调节为pH＝11。

上述步骤(2)中氯化镉与亚碲酸钠的摩尔比为1∶(0.15-0.25)。

上述步骤(3)中亚碲酸钠和水合肼的摩尔比为1∶500。

上述步骤(2)和步骤(3)中的恒定温度为75-95℃。

上述步骤(3)中恒温加热回流的时间为30分钟到10小时。