[发明专利]一种油相中制备水相CdS量子点的方法

说明书

技术领域

本发明涉及量子点的制备技术，具体是指一种油相中制备水相CdS 量子点的方法。   

背景技术

    量子点（quantum dots，QDs）通常是指半径小于或者近似激子波尔粒径的半导体纳米晶体，它们具有独特的理化和光学性质，比如激发谱宽而连续分布，发射波长可通过粒径大小和组成成分进行调节，荧光量子产率高，寿命长，因而在荧光标记成像，发光器件，光电材料等领域有着广泛的应用前景。一般制备水相量子点的方法包括直接法和间接法，直接法即直接在水溶液中合成，由于其反应温度较低，获得的量子点一般荧光量子产率偏低，均一性也较差；间接法即先通过合成油相量子点，然后通过表面亲水性配体交换或者包覆水溶性硅层等方法，将油相量子点转导到水相。其中在量子点表面包覆无毒的二氧化硅壳层，不仅可以增强量子点的生物相容性，还能提高量子点的在生物环境下的稳定性，同时硅球表面众多的化学基团为量子点的靶向修饰提供了位点，因而成为一种广受欢迎的油相量子点转水相的方法。

但是通常的量子点包覆硅层的方法不仅需要油相量子点合成和硅层包覆两个操作骤，而且硅层包覆的操作步骤也比较费时费力，通常需要花费一周左右的时间，且严格的反应条件及后续复杂的纯化处理过程也严重阻碍了其应用。A. P. Alivisatos( Science,1998, 281, 2013-2016；J. Phys. Chem. B, 2001, 105, 8861-8871 ) 和 Jackie Y. Ying ( Adv. Mater., 2005, 17, 1620-1625 )等在硅层包覆量子点将油相量子点转导成水相量子点方面做了大量的工作，但是无一例外，这些硅层包覆制备水相量子点的方法无一例外都经历了量子点的油相合成及硅层包覆两个步骤。

发明内容

     本发明解决了现有技术的不足，这种油相中制备水相量子点的方法，打破了之前量子点表面包覆硅层需要经历的两个操作步骤，使得油相中制备的量子点可以直接面向生物应用，极大的缩短了量子点的合成与应用之间的距离，在油相体系环境中，通过MPS 分子中的巯基（-SH）提供的S 前体，与Cd 前体在高温下生成CdS（硫化镉） 的量子点，同时通过MPS 分子中的硅氧化学键（Si-O）的水解在CdS表面包覆硅层，获得的CdSSiO₂ 硅层包覆的量子点，直接具备水溶性。

 

本发明所述的一种油相中制备水相CdS 量子点的方法，它包括如下步骤：

1）、将三甲氧基巯基丙基硅烷（MPS） 加到含磷化合物、含胺化合物和十八烯（ODE）的混合溶液中，在无水无氧的条件下，使用电热套加热至260～320 ℃，制得的MPS前体溶液，其中MPS 含量为0.0135～0.135 mol / L。

2）、将摩尔比为1：2的氧化镉（CdO）和脂肪酸化合物混合后加入ODE 溶液，在电热套中共同加热至230℃，待CdO 完全溶解后，冷却至室温，制备的Cd含量为0.01～0.1 mol / L 的镉前体化合物。

3）、将镉前体快速注射入步骤1所述的MPS 前体溶液中，待反应3～100 分钟后，降温到100 ℃，注射入0.02～1 mL的碱性溶液，反应1～35分钟，冷却至室温，获得的沉淀即为具有水溶性的二氧化硅包覆的CdS（CdSSiO₂）量子点。

    而且，所述MPS 前体溶液中MPS 前体溶液中含磷化合物为TOPO、TOP中的一种或两种。当为几种混合时，可以任意比例配置。

而且，所述的MPS 前体溶液中含胺化合物为HAD、ODA、OLA中的1~3种，当为几种混合时，可以任意比例配置

而且，所述的MPS前体溶液中含磷化合物与含胺化合物的质量比为1：0.1~1：99。

    而且，所述的MPS 前体溶液中ODE的质量含量为0～99%。

    而且，所述的脂肪酸化合物为油酸（OA）或者硬脂酸（SA）。

    而且，所述的注射入的碱性溶液为TMAOH的甲醇溶液，其浓度为0.1～1 g / mL，或者是质量分数为25 % 的氨水。

    而且，制备的过程始终处于单一的油相体系中，中间不经历任何水相环境。

而且，制备的过程中使用的MPS 既作为合成CdS 量子点的S 前体，也作为Si前体对CdS 量子点进行硅层包覆。