[发明专利]一种水溶性硒化锌量子点的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米技术领域，具体涉及一种水溶性ZnSe量子点的制备方法。

背景技术

量子点（Quantum dot，简称QD），又称为半导体纳米晶粒，具有独特的光学性能，在生物标记和生物传感领域已经得到广泛应用。目前研究的较多的是含Cd的量子点，Cd元素使得此类量子点具有潜在的生物毒性。作为一类重要的宽带隙半导体发光材料，ZnSe量子点具有较低的细胞毒性，在新型蓝光材料研发和生命分析科学领域具有广泛的应用前景。

目前，水相中制备水溶性ZnSe量子点的方法主要采用制备Na₂SeSO₃或NaHSe作为硒源的方法实现，反应条件苛刻，且需要多步进行。Fang Zheng等人采用以NaBH₄还原Se粉生成的剧毒NaHSe作为硒源制备了水溶性ZnSe量子点（Colloids and SurfacesA:Physicochem.Eng.Aspects2011,375,109-116），该方法需要严格的无氧环境，产物荧光强度比较低。王璐采用单独合成不稳定的Na₂SeSO₃作为硒源的方法，在水相中制备了水溶性ZnSe量子点（水相制备硒化锌半导体量子点的荧光性能，《硅酸盐学报》，2005年33卷第10期，1224-1230页），产物荧光效率较低。以上方法均需单独制备硒源，制备过程复杂，不适合批量制备。最近，Qian Huifeng等人采用微波辅助加热法合成了ZnSe量子点（The Journal of Physical Chemistry B2006,110,9034-9040），该法需要超声辅助设备，加大了生产成本的投入。

因此，一步制备具有良好荧光性能的低毒性水溶性ZnSe量子点，降低制备成本，具有重要的学术价值和应用前景。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种一锅法制备水溶性ZnSe量子点的方法。本方法以巯基丙酸为稳定剂，利用水合肼将SeO₃^2-在线还原为Se^2-，与Zn²⁺反应生成水溶性ZnSe量子点。该方法装置简单，条件温和，操作安全，所用原料均具有良好的水溶性且廉价易得，所合成的水溶性ZnSe量子点具有良好的蓝光性能。

本发明选用醋酸锌为锌源，五水亚硒酸钠为硒源，巯基丙酸为稳定剂，水合肼作为还原剂；利用水合肼将SeO₃^2-在线缓慢还原为Se^2-的方法，在水溶液中一锅法制备水溶性的ZnSe量子点。

一种水溶性ZnSe量子点的制备方法，包括以下步骤：

（1）室温下，向浓度为2.0-10.0毫摩尔/升的醋酸锌溶液中加入巯基丙酸，醋酸锌与巯基丙酸的摩尔比为1:（1.5-6），加入过程在磁力搅拌条件下进行，巯基丙酸加入结束后，将溶液酸度调至pH=7-9，得到锌的前体溶液；

（2）在磁力搅拌条件下，向步骤（1）所得锌的前体溶液中加入五水亚硒酸钠，醋酸锌与亚硒酸钠摩尔比为1:（0.05-0.20）；

（3）向步骤（2）所得溶液中加入水合肼，100°C条件下恒温加热回流15分钟到8小时，得到荧光发射光谱可调的量子点溶液；醋酸锌和水合肼摩尔比为1:（10-200）；

（4）提纯量子点：将步骤（3）所制得的ZnSe量子点溶液与异丙醇以体积比1:1混合，以7500~8000转/分钟的转速离心；去除上层清液后将所得沉淀溶解于水中，与异丙醇以体积比为1:10混合，以7500~8000转/分钟的转速离心纯化，重复以上离心纯化操作2~3次，最后将沉淀溶解于水中，得水溶性ZnSe量子点。

本发明的创新点在于利用水合肼在线还原亚硒酸钠的方法，在水相中一步合成具有蓝光辐射的ZnSe量子点，通过控制回流时间，可以得到荧光峰位置相近，但辐射强度可调的水溶性ZnSe量子点。

优选的，上述步骤（1）中醋酸锌与巯基丙酸摩尔比为1:（2.5-6），进一步优选1:2.5。调节溶液pH为8。

上述步骤（2）中醋酸锌与亚硒酸钠的摩尔比为1:（0.10-0.20），进一步优选1:0.10。

上述步骤（3）中醋酸锌和水合肼的摩尔比为1:（50-200），进一步优选1:100。

上述步骤（3）中恒温加热回流的时间为1小时到8小时。

本发明制备的ZnSe量子点的荧光光谱图由WGY-10型荧光分光光度计采集获得，紫外-可见光吸收光谱由TU-1901系列紫外可见分光光度计采集获得。