[发明专利]分子束缚形式的金属量子簇的制备方法

说明书

背景技术

金属量子簇(MQC)具有引人注意的尺寸依赖性质，所述性质包括在其吸收和发射光谱中的离散的电子能量水平和“分子样”光跃迁。因此，MQC能够用于单分子光学、纳米光学、生物科学、催化剂和其他类似的应用。此类应用中MQC的实际使用会要求大规模合成单分散MQC。

用于合成MQC的常规方法基于溶液相途径。通常而言，在合成过程中同时制出各种尺寸的MQC。为了得到具有定义明确分子式的单分散MQC，需要使用复杂色谱技术的尺寸分离。

发明内容

本公开内容不限于所描述的特定系统、装置和方法，因为他们可以变化。说明书中所用的术语仅意在描述特定版本或实施方式，而不旨在限制范围。

本文描述了在多孔凝胶基质内使金属量子簇生长的方法。这些方法允许使用一步法大规模合成单分散金属量子簇，其可以改善金属量子簇的可获得性和使用性。通过在多孔凝胶基质内使金属量子簇生长，可以比无溶液方法更容易地和/或以更佳产率制造单分散的均匀纳米颗粒。据认为金属量子簇的生长在凝胶基质内得到促进但受到其孔尺寸的限制。由于个体簇生长由孔径确定，因此容易制造单分散的均匀群体。

在一个实施方式中，合成金属量子簇的方法包括使金属量子簇在多孔凝胶基质中生长。该实施方式包括形成包封金属量子簇前体化合物的多孔凝胶基质，和引入还原剂，从而形成金属量子簇。

在一个实施方式中，合成金属量子簇的方法包括：由包含含金属化合物、封端剂和凝胶形成溶液的混合物形成多孔凝胶基质，和添加还原剂以形成金属量子簇。

在一个实施方式中，合成金属量子簇的试剂盒包括金属化合物、封端剂、凝胶形成溶液、还原剂和使用说明书。

在一个实施方式中，凝胶基质包括包封金属量子簇前体化合物的多孔凝胶。

在一个实施方式中，凝胶基质包括包封化学式为Ag₁₈(谷胱甘肽)₂₅的金属量子簇的多孔凝胶。

附图说明

图1是说明根据实施方式合成金属量子簇的示例性方法的流程图。

具体实施方式

本文描述了在多孔凝胶基质内使金属量子簇生长的方法。这些方法允许使用一步法大规模合成单分散金属量子簇，其可以改善金属量子簇的可获得性和使用性。

在一个实施方式中，金属量子簇在多孔凝胶基质内生长。虽然，基于尺寸状态、性质和组成，关于小尺寸颗粒的命名有所变化，术语金属量子簇并非旨在进行限制，而是指本文所述通用方法的特定产品。

金属量子簇的平均直径可以小于5μm，或为约100nm～约0.5nm，或约10nm～约1nm。平均直径的具体实例包括约5μm、约400nm、约300nm、约200nm、约100nm、约50nm、约40nm、约30nm、约20nm、约10nm、约1nm、约0.5nm和这些值中任两个值之间的范围。金属量子簇的直径的标准偏差可以小于或等于平均直径的约15%、小于或等于平均直径的约10%、小于或等于平均直径的约5%，或所述金属量子簇可以是单分散的。

用于制造金属量子簇的材料是本领域技术人员公知的，但是本文描述的实例不旨在限制。金属量子簇可以包含Mg、Zn、Fe、Cu、Sn、Ti、Ag、Au、Cd、Se、Si、Pt、S、Ni或他们的组合。例如，金属量子簇可以具有化学式Ag₂₅(谷胱甘肽)₁₈。

图1是描述根据实施方式的在多孔凝胶基质内合成金属量子簇的方法的流程图。如图1所示，可以将含金属化合物和封端剂组合(105)，从而形成金属量子簇前体化合物。

用于制造金属量子簇的含金属化合物可以是金属硫醇盐、有机金属化合物、金属氧化物、无机盐、配位化合物或他们的组合。在一个实施方式中，用于制造金属量子簇的含金属化合物可以含有Mg、Zn、Fe、Cu、Sn、Ti、Ag、Au、Cd、Se、Si、Pt、S、Ni或他们的组合。例如，用于制造金属量子簇的含金属化合物可以是AgNO₃。