[发明专利]一种硫化锌量子点的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及纳米无机化合物半导体材料制备技术领域，尤其是涉及一种硫化锌量子点的制备方法。

背景技术

量子点（Quantum Dots）是一类半导体纳米材料，通常是一种在三维空间上粒径可与其块状材料激子玻尔半径相比拟，表现出明显量子尺寸效应的纳米颗粒。由于具有特殊的物理和化学性质，量子点成为一类具有广泛应用前景的新型功能材料。硫化锌（ZnS）量子点作为一种典型的Ⅱ－Ⅵ族半导体，具有独特的电子传递特性和较大的比表面积，故具有独特的光电化学性质。不少研究将硫化锌量子点与生物大分子相连，构成生物探针，用于免疫分析、临床诊断、生物标记、活体荧光成像观察等领域。

目前，硫化锌量子点的制备主要采用有机相合成法，该方法有反应条件苛刻、合成试剂昂贵、制备时间长、所用原料有毒等缺点；水相合成法也用于硫化锌量子点的合成，该方法有制得的量子点粒径不均、发光性能欠佳等缺点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种合成条件温和、所需原料低毒易得、合成步骤简单、合成速度快、产物水溶性好、粒径均匀、荧光和电化学发光性能良好的硫化锌量子点的制备方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种硫化锌量子点的制备方法，以锌金属丝和硫代乙酰胺（TAA）为原料，在水溶液中利用可控电流的电化学方法电解，迅速合成硫化锌量子点，具体步骤如下：

（1）将浓度为0.005～0.015 mol/L的硫代乙酰胺（TAA）溶液和浓度为1～3 mol/L的氯化钾溶液混合均匀后，加入巯基乙酸（TGA），在搅拌的条件下，用1 mol/L的NaOH溶液调节pH值为9～12，即得电解液；

（2）将高纯氮气通入电解液中保持20～40 min，去除空气，并且在整个电解过程中保持N₂氛围；

（3）采用两电极系统，工作电极为锌金属丝，辅助电极为铂丝，将两支电极插入电解液，以500 ~ 1000 rpm的转速搅拌，采用单电流阶跃计时电位法，将10～1000 μA的阶跃氧化电流施加于锌工作电极上，电解时间为60～180 min，电解完成即得到硫化锌量子点原液。

步骤（1）中所述的硫代乙酰胺溶液与所述的氯化钾溶液混合体积比为（10～30）:（3～6）。

步骤（1）中所述的硫代乙酰胺溶液与所述的巯基乙酸的体积比为（10～30）:（0.1～0.3）。

步骤（1）中所述的硫代乙酰胺溶液的配制方法为：称取0.0188～0.0563 g硫代乙酰胺，在烧杯中用50 mL的水与乙醇组成的混合溶液溶解，制得浓度为0.005～0.015 mol/L的硫代乙酰胺溶液，其中水与乙醇的体积比为2:1～4:1。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明一种硫化锌量子点的制备方法，针对目前有机相和水相化学合成方法的缺陷，提供一种电化学合成新方法。本发明在常温常压下进行操作，合成条件温和；以Zn金属丝和硫代乙酰胺（TAA）为原料，所需原料低毒易得；利用可控电流的电化学方法电解即得，合成步骤简单；60～180 min可得产品，合成速度快；直接在水溶液中合成，产物水溶性好；通过控制稳定剂的用量来控制量子点的粒径，避免量子点团聚；通过控制电流以控制锌离子的释放速度，进而控制量子点的成核和生长速度，故所得量子点尺寸均匀，荧光和电化学发光性能良好。

附图说明

图1为合成的ZnS量子点的高分辨透射电镜图（HRTEM）；

图2为合成的ZnS量子点的紫外可见吸收光谱图（UV），其中横坐标为波长，纵坐标为吸光度；

图3为合成的ZnS量子点的荧光谱图（PL），其中横坐标为波长，纵坐标为荧光强度；

图4为合成的ZnS量子点的电化学发光图（ECL），其中横坐标为电位，纵坐标为电化学发光强度。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例1

本发明一种硫化锌量子点的制备方法，以Zn金属丝和硫代乙酰胺（TAA）为原料，在水溶液中利用可控电流的电化学方法电解，迅速合成ZnS量子点，具体包括如下步骤：

1、将浓度为0.005～0.015 mol/L的硫代乙酰胺（TAA）溶液和浓度为1～3 mol/L的氯化钾溶液混合均匀后，加入巯基乙酸（TGA），在搅拌的条件下，用1 mol/L的NaOH溶液调节pH值为9～12，即得电解液；其中硫代乙酰胺溶液与氯化钾溶液混合体积比为（10～30）:（3～6）；硫代乙酰胺溶液与巯基乙酸的体积比为（10～30）:（0.1～0.3）；