[发明专利]一种CdX量子点及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种水相中利用简易的操作条件制备高量子产率CdX量子点纳米材料的方法，属于纳米材料制备领域。 

背景技术

量子点（quantum dots，QDs），也称半导体纳米微晶体（NCs），是一种三维受限的分子团簇，它由有限数目的原子组成，三个维度尺寸均在纳米量级。QDs由于量子限域效应使其能带变成具有分子特性的分立能级，而表现出许多独特的光、电特性，成为人们研究的热点。 

评价QDs性能的优劣，主要取决于其在荧光方面的特征，也就是荧光发射波长以及荧光量子产率。QDs普遍的荧光特性为：①荧光发射能力很强；②激发光范围较宽，同一波长的光可以激发不同QDs；③荧光发射波长可通过改变QDs的粒径大小以及组成材料进行调整；④不同光谱特征的QDs标记生物大分子时荧光光谱易识别和分析；⑤QDs与有机荧光染料相比比较稳定。基于这些特性使得QDs在生物医学研究中有着巨大的应用前景。 

QDs的制备方法大致可分为两种：有机溶剂体系中制备以及水溶液体系中制备。与有机体系合成量子点相比，水体系合成量子点操作简便、重复性高、成本低、表面电荷和表面性质容易控制，此外，还很容易引入各种官能团分子，所以水相合成方法成为当前研究的热点。目前，在水体系中制备QDs主要利用常用的水溶性巯基化合物以及柠檬酸等作为保护剂。因为巯基化合物以及柠檬酸等与QDs的稳定性、功能化有关，因此选择带有适当官能团的保护剂，对于控制QDs的表面电荷及其它表面特征极为重要，进而影响QDs的尺寸以及荧光特性。不同巯基分子使QDs具有不同表面结构，从而具有不同的荧光强度。但是目前水体系制备量子点一般都需要通氮气保护，否则很容易被空气氧化，而且得到的产品量子产率偏低，需要特殊的后处理才能得到一定的量子产率。这一瓶颈制约了大批量的量子点的制备，从而导致很难实现工业化生产量子点，很大程度上限制了其在生物、光电方面的应用。 

发明内容

本发明的目的是解决CdX（X=Se或Te）量子点在制备过程中生产条件苛刻、产率低等问题，在简单的条件下制备CdX量子点，不需要无氧条件作为前提，不需要对产品进行后处理，利用水相一锅法制备不同配体包覆的高量子产率的CdX量子点。 

本发明的技术方案是利用巯基化合物作为配体，络合无机镉离子作为镉源，利用硼 氢化钠作为还原剂将亚碲（硒）酸钾还原成碲（硒）离子作为碲（硒）源，将上述两者充分混合，然后调整pH值，加热，便可获得不同发光颜色的具有较高量子产率的CdX量子点。 

本发明的目的是提供一种CdX量子点的制备方法。 

一种CdX量子点的制备方法，为水相一锅法，包括下述工艺步骤： 

a.搅拌下向浓度为0.2~2.0mmol/L的镉盐溶液中加入巯基化合物，其与镉盐的摩尔比为0.5~5：1，加入巯基化合物后调节溶液的pH值为8~12，得镉的前驱体溶液； 

b.向步骤a制得的镉的前体溶液中加入浓度为0.2~2.0mmol/L亚硒酸钾或亚碲酸钾溶液，镉盐与亚硒酸钾或亚碲酸钾的摩尔比为1:0.2~1.0，搅拌； 

c.向步骤b制得的溶液中加入硼氢化钠，亚硒酸钾或亚碲酸钾与硼氢化钠摩尔比为1：5~20，在80~100℃下恒温加热回流5分钟到18小时，得CdX量子点溶液； 

d.向步骤c制得的CdX量子点溶液中加入丙酮洗涤，离心后将获得的沉淀物溶于水中，得水溶性CdX量子点， 

其中，X=Se或Te；所述镉盐选自乙酸镉、氯化镉或硝酸镉中的一种；所述巯基化合物选自巯基乙酸、巯基丙酸、硫代甘油或L-半胱氨酸中的一种。 

本发明步骤a的操作优选在常温常压条件下进行；所述溶液pH的调节可使用本领域常用pH调节手段和试剂进行，优选使用NaOH溶液将反应溶液的pH值调节为8~12。 

本发明步骤b中所述搅拌，应理解为将混合溶液搅拌至混合均匀，搅拌时间优选为10~50分钟。 

本发明步骤d中优选向CdX量子点溶液中加入等体积的丙酮，以5000转/分钟的转速离心，用丙酮清洗3次，得到纯净的固体CdX量子点。 

本发明所述的方法所有技术方案中优选步骤c中亚硒酸钾或亚碲酸钾与硼氢化钠摩尔比为1：5~10，进一步优选其为1：5或1：10。 

本发明所述的方法所有技术方案中优选步骤b中镉盐与亚硒酸钾或亚碲酸钾的摩尔比为1：0.2~0.8，进一步优选其为1：0.2~0.4，更进一步优选其为1：0.2或1：0.4。