[发明专利]一种碲化镉量子点的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种纳米材料的制备方法，特别涉及一种碲化镉量子点的制备方法。

背景技术

量子点(quantum dots，QDs)，又称半导体纳米晶，其半径小于或接近激子波尔半径，主要由Ⅱ-Ⅵ族元素，如CdTe、CdSe或者Ⅲ-Ⅴ族元素，如GaAs、InP构成。

量子点分为疏水性和亲水性两种。为适应生物分子，细胞，组织所处的亲水性生理环境，用在生物医学领域的量子点几乎都是经过亲水化修饰的，并带有氨基、羧基等活性基团，以方便与蛋白、核酸等生物分子偶联。量子点的粒径很小，生物标记中常用的CdSe量子点尺寸通常在1.8～7.0nm，CdSe/ZnS量子点尺寸在2～8nm。量子点的电子能级是其尺寸的函数，粒径越小，能级差越大，电子跃迁发射的荧光波长越短。

量子点激发光谱宽而连续，吸光系数大，量子产率高；发射光谱相对有机染料而言窄而对称，无拖尾。基于这样的特点，可以用同一波长的激光同时激发几种发射波长不同的量子点，从而实现在同一体系中同时检测多种生物分子。

相对有机染料，量子点还具有光稳定性好，耐光漂白的优点，其发光时间远远长于组织的自发荧光，这为检测血清、细胞、组织或者活体动物体内的肿瘤标志物提供了有力的工具。

量子点的制备已成为近年的研究热点。Barwendi MG等在1993年发明了制备量子点的有机金属法，这种方法利用烷基金属，如二甲基镉和烷基非金属，如以二-三甲基硅烷基硒作为前驱体，三辛基氧化膦TOPO作为主配体，三辛基膦TOP作为溶剂兼次配体，在250-300℃的高温、无氧无水的条件下，迅速将前驱体溶液注入快速搅拌的配体溶液中成核并生长，这种方法制备的量子点，具有能制备量子点的种类多，改进纳米颗粒性能的方法多及所得到的量子点的量子产率高等优点，且其粒径分布可用多种手段控制，因而成为目前制备量子点的主要方法。但有机金属法存在着原料昂贵且易燃易爆、制备条件苛刻的缺点，且得到的是油溶性的量子点，因此限制了在生物医学领域内的应用。

2001年以后，出现了“有机绿色化学法”制备量子点的技术，这种技术采用无机镉，如CdO、CdCO₃作为前驱体，其他条件同有机金属法相同。该技术降低了原料的成本以及对无氧、无水的限制条件，减少了对环境的污染。

后来出现了巯基水相法，这是一种利用离子型化合物，例如CdCl₂、CdCO₃、NaHTe等作为前驱体，用含巯基的小分子有机化合物如巯基乙酸、巯基丙酸、巯乙胺、半胱氨酸等与Cd²⁺形成配位键作为稳定剂，在水相中直接制备水溶性量子点的新方法。然而由于这种方法是在室温下开始加热回流，量子点的成核与生长没有明显的温度界限，因此粒径大小不均一、发射峰宽较大。

本发明参照了巯基水相法的反应思路，采用水热法直接在水溶液中制备了水溶性量子点，本方法具有成核与生长温度稳定，产物粒径均一，反应物价廉易得，方法简单易行的优点，在一般的生物，化学实验室中均可以进行，更值得推广应用。

发明内容

本发明是面对生物医学中的应用，针对在有机相中制备量子点存在的问题，提出的一种水相中直接制备CdTe量子点的方法，本方法反应条件温和，原料价廉易得，安全简便，无需复杂设备，适合大规模生产。

一种碲化镉量子点的制备方法，其特征在于采用如下步骤：

A)将CdCl₂溶于去离子水中，配制浓度为20mmol/L的CdCl₂水溶液；将MPA溶于去离子水中，配制浓度为20mmol/L的MPA水溶液；将0.16g碲粉、0.8g硼氢化钠加入去离子水中，通氮气20min后用软胶塞密封并插入注射器针头逸出还原气体，室温下磁力搅拌2h，制得乳白色NaHTe溶液作为Te前体溶液；

B)将CdCl₂水溶液和MPA水溶液先后加入一定量去离子水中，得到用MPA稳定的Cd²⁺工作溶液，其中Cd与MPA的摩尔比为1∶0.5～1∶10，用浓度为1mol/L的NaOH溶液调整pH至9.0-12.5，用软胶塞密封备用；

C)将上述NaHTe溶液用注射器吸出后立即加入用MPA稳定的Cd²⁺工作溶液中，形成混合反应溶液，将其置于60-96℃的环境下水浴加热0.5-3h，得到水溶性CdTe量子点水溶液，接着自然冷却至室温，反应溶液中Cd与Te的摩尔比为1∶0.08～1∶0.24；