[发明专利]一种ZnSe/ZnS 核壳结构量子点的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及荧光纳米材料的合成，更具体涉及一种ZnSe/ZnS核壳结构量子点的水相室温制备方法，合成出的量子点不含重金离子，可用于生物标记及成像。

背景技术

ZnSe量子点因不含重金属离子，具有较高的生物相容性而成为研究的热点。有机相合成的ZnSe量子点不具备亲水性，必须通过配体交换进入水相后再应用于生物体系，其操作过程复杂，条件要求高。水相合成法制备的量子点能够直接用于生物探针，其研究愈来愈受到重视，有关这方面的研究进展很快。其中研究最多的是以巯基乙酸为配体的水热法合成ZnSe量子点。通常的合成方法是先制备出ZnSe量子点的前驱体溶液，而后通过水热法加热反应数小时(反应中须一直通氮以保持溶液的惰性环境)，再通过紫外光后处理，得到量子点溶液。

发明内容

本发明的目的是在于提供了一种光照辅助室温合成ZnSe/ZnS核壳结构量子点的制备方法，该量子点制备工艺比较简单，不需加热，工艺参数容易控制，所用原料低廉易得，合成出的ZnSe/ZnS核壳结构量子点不含重金属离子，具有很好的生物相容性，无需后处理过程即可用于生物标记及成像。

为了实现上述的目的，本发明采用以下技术措施：

其技术构思是：一种ZnSe/ZnS核壳结构量子点，其组成为：硒粉(Se，天津市科密欧化学试剂开发中心)、醋酸锌(Zn(Ac)₂·2H₂O，上海美兴化工有限公司)、巯基乙酸(TGA，Japan)，其余为水溶液。

所述的ZnSe/ZnS核壳结构量子点中，硒粉(Se)、醋酸锌(Zn(Ac)₂·2H₂O)、巯基乙酸(TGA)的摩尔比率分别为1/10～1/2∶1∶1.7～2.4，30W的紫外光照20-60h。

所述的溶液pH值为12-14。

本方法在室温下先制备前驱体溶液，而后直接通过紫外光照射辅助法合成ZnSe/ZnS核壳结构量子点，反应中不需加热，光照过程中也不用通气，极大地简化了合成工艺，节省了反应时间，克服了一般水热法合成核壳型量子点工艺复杂(先成核再包壳)、操作繁琐、且重复性差的缺点。

一种光照辅助室温(20-25℃)合成ZnSe/ZnS核壳结构量子点的制备方法，其步骤如下：

A、通过硼氢化钾还原硒粉制备制备硒氢化钾溶液：分别称取0.1350～0.6750g硼氢化钾(KBH₄)和0.0789～0.3945g硒粉(Se)于带软塞的试管中，向其中加入10mL去离子水，塞上塞子，于-4℃冰浴中反应1.5～3h，待黑色粉末消失，所得溶液无色透明，即为0.10～0.50mol/L的硒氢化钾溶液(KHSe)，反应方程式如下：

4KBH₄+2Se+7H₂O→2KHSe+K₂B₄O₇+14H₂↑；

B、称取0.1756～4.390g醋酸锌[Zn(Ac)₂·2H₂O]晶体，溶解于200mL去离子水中，得到0.004～0.10mol/L醋酸锌溶液；

C、微量移液器或移液管移取0.094～3.325mL的巯基乙酸(TGA)，加入到醋酸锌溶液中，并用1～5mol/L的氢氧化钠溶液(NaOH)调节溶液pH值为12-14；

D、将C步骤中的溶液转移到250mL三口瓶中，通氮气半小时除去溶解的氧，迅速加入新制的0.10～0.50mol/L的硒氢化钾溶液(KHSe)4mL，继续通氮10-30min，使其充分混合，得到ZnSe量子点的前驱体溶液，其中：KHSe、Zn(Ac)₂·2H₂O、巯基乙酸的摩尔比率为1/10～1/2∶1∶1.7～2.4。

E、将前驱体溶液稀释10-50倍后于30W的紫外灯下光照20-60h，并用荧光光谱监测其荧光值，荧光稳定后即可得到ZnSe/ZnS核壳结构量子点溶液。

F、加入异丙醇使其沉淀后通过高速离心机分离提纯，并于-20℃的冰箱内冷冻24h，而后置于冷冻干燥机内干燥后24h，即得到ZnSe/ZnS核壳结构量子点固体粉末。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：

1.合成该量子点原料来源丰富，价格低廉，合成成本低。