[发明专利]二硫化碳衍生物修饰水溶性CdTe/CdS量子点的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种水溶性CdTe/CdS量子点的制备方法，特别是涉及一种二硫化碳衍生物修饰水溶性CdTe/CdS量子点的制备方法，用于提高CdTe/CdS量子点的稳定性，属于纳米材料的制备领域。

背景技术

半导体量子点（Quantum Dots，QDs）是一种尺寸大小介于1~100nm 的半导体纳米材料，通常由10²～10⁵个原子组成。由于量子限域效应，量子点具有不同于其相应的体相和分子态的独特的物理和化学性质，因此受到了广泛的关注。在基础研究方面，以及如量子点发光器件、量子点激光、生物荧光标识等实际应用领域，都引起了广泛的研究热潮。自从1998年Alivisatos 和Nie等开创了在利用量子点编码生物分子的研究中取得突破性进展以来，越来越多的研究表明了半导体量子点在生物化学、分子生物学、细胞生物学、基因组学、蛋白质组学、药物筛选以及生物大分子相互作用中的巨大潜力。

在有机溶剂中合成的量子点，有高的量子产率，光稳定性较好，而且分散性也很好，但它们不溶于水，这导致它们在生物应用中不能很好的与生物分子连接起来，也就限制了油相量子点在生物上的直接应用。为了使油相量子点具有水溶和生物兼容性，可以通过表面修饰使量子点能溶于水并能与生物分子很好的连接起来。用表面修饰的方法使量子点水溶也存在一些缺陷，如水溶后的量子点荧光量子产率有时会降低、量子点的发射波长有时会发生变化（红移或者蓝移），最直接的方法就是在水相中合成量子点，这样合成出的QDs不需要再对其表面进行修饰而能直接应用于生物方面。虽然在水相中合成的量子点尺寸分布没有油相QDs均匀、量子产率比油相QDs低，但水相合成的量子点也存在很多优点，如所用的溶剂与其它有机溶剂相比，水很便宜、无毒、非可燃性等，而且合成出的QDs本身就具有生物兼容性。其中，用巯基试剂在水相中合成高荧光效率的CdTe QDs是目前直接水相合成的最成功的例子。单纯的CdTe QDs核的荧光量子产率即可达到40-80%，对CdTe QDs进行包裹CdS壳层后，其稳定性得到增加，但其性能仍不能使人满意。采用双巯基化合物修饰量子点，其稳定性比单巯基化合物修饰的量子点的稳定性有大幅度提高。美国发明专利US 2012/0241646A 提出用多巯基的丙烯酸衍生物作为相转移的配体，通过配体交换法制备出了稳定性高的水溶性量子点；中国发明专利 200710150113提出用环糊精修饰水溶性的CdTe量子点，也取得了一定的效果。采用双巯基配体修饰水溶性量子点，在增强量子点的稳定性方面有很好的效果。

伯胺和仲胺类化合物通常能与二硫化碳进行快速、高效的反应，生成硫代羧酸结构的基团，能够与量子点表面多位点的高效的配位结合，从而提高量子点的稳定性。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，本发明提供一种二硫化碳衍生物修饰水溶性CdTe/CdS量子点的制备方法。

一种二硫化碳衍生物修饰水溶性CdTe/CdS量子点的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

a.   合成二硫化碳衍生物：以重量份数计，将5-500份的氨基化合物溶解于100-500份的乙醇中，加入20%的氢氧化钠溶液，调节其pH值为10左；然后加入1-100份的二硫化碳，超声5分钟，即可以得到带有硫代羧酸结构的二硫化碳衍生物；

b.   将从步骤a中得到的1-300份二硫化碳衍生物，加入到50-3000份的CdTe/CdS量子点溶液中，氮气保护下，75 ℃反应1小时。

c.   步骤b得到的反应液，加入丙酮，离心纯化后，可以得到二硫化碳衍生物修饰的CdTe/CdS水溶性量子点。

所述的氨基化合物为至少含有一个羧基的伯胺或仲胺的小分子化合物，其分子量在1000以内。

所述至少含有一个羧基的伯胺或仲胺的小分子化合物为2,3,-二氨基丙酸、2,6,-二氨基己酸、N-(亚胺乙酸)丙酸、四聚甘氨酸、N-(5-氨基-1羧基戊基)亚氨基二乙酸、亚氨基二乙酸、2-氨基-3-咪唑基-丙酸、2-氨基-3-巯基-丙酸、氨基乙酸、2-氨基-3-羟基-丙酸中的一种。

所述的CdTe/CdS量子点包括各个发光波长的CdTe/CdS量子点，其表面修饰的配体为巯基丙酸MPA，或巯基乙酸TGA。

本方法能够增加水溶性CdTe/CdS量子点稳定性，操作简单，量子点的稳定性有了大幅度提高。

本发明的优点在于：              

(1) 原理成本低廉，反应快速高效重复性好；(2) 操作简单，易于实现。