[发明专利]一种水溶性手性ZnCdSe量子点的水相制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及纳米材料制备技术及生物分析检测技术领域，具体涉及一种水溶性手性ZnCdSe量子点的水相制备方法。

背景技术

量子点(quantum dots，QDs)，是一种由Ⅱ-Ⅵ族或Ⅲ-Ⅴ族元素组成的、直径介于1～10nm之间，由相对小数目的原子或分子组成的准零维纳米材料。其具有类原子的实体结构，也具有类分子的准分立能级，由于其直径与光的波长接近，量子点能够与光产生特殊的相互作用。量子点的紫外可见广谱有很多能级态，很多电子状态存在于更高能级水平，因此允许单一波长的光同时激发多颜色的量子点。改变量子点的大小和组成可获得从蓝色到红色范围内的发射光谱，这对生物应用有着非常重要的意义。其中三元ZnCdSe量子点，可通过调节量子点中Zn与Cd或Zn与Se的比例，有效地调节量子点的发射波长400-520nm，可以满足在生化检测及成像领域中对短发射波长量子点的需求。

合成量子点的方法主要有两种，一种是在有机体系中合成，用金属有机化合物在具有较强配位能力的有机溶剂中制备纳米晶；另外一种是在水溶液中合成。与在有机相中合成量子点相比，在水体系中(水相)合成量子点具有操作简单、成本低、量子点表面电荷和表面性质可控、容易引入各种官能团分子，所制备的水溶性量子点光学性能优良，可直接用于生化体系等优点。回流法是出现最早、最为常用的制备水相量子点的方法，它以水为合成介质，避免了毒性有机溶剂的使用；以普通的盐为原料，制备成本仅为有机法的十分之一；操作简单、重复性高、无须无水设备，一般的合成实验室就能合成；产量是有机法的几十倍。水热法是近年来发展起来的一种新型的水溶性量子点的水相制备方法。它是将水相合成量子点的前体溶液，放入密闭的聚四氟乙烯高压反应釜中，加热溶液到160-220℃，这种方法不仅继承了回流法的优点，还可有效地减少量子点表面缺陷，提高量子点的发光效率。相关文献报道的非手性水溶性ZnCdSe量子点在合成过程中，是先制备出二元的ZnSe量子点，再加镉源及稳定剂，加热反应制备出三元的ZnCdSe量子点。ZnCdSe量子点制备存在着方法操作复杂，耗时长，产物品质不易控制。特别是所制备ZnCdSe量子点重金属镉含量较高，不利于在生化体系的应用。因而降低镉的用量一直是ZnCdSe量子点制备研究的重点和难点。

分子识别是自然界一切生命现象的共同基础。其中，手性识别是一种特殊的分子识别，它不仅是生物体内分子识别的基本模式，也是生物和化学领域中研究的热点。但常规的水溶性量子点不具备立体选择性识别(手性识别)功能，无法实现对手性物质的特异性检测及成像。尚未见直接在水相中合成水溶性手性三元ZnCdSe量子点的报道。对于非手性的量子点来说，合成所用的巯基化合物仅考虑作为稳定剂包裹于量子点的表面，保证了所制备量子点的水溶性。而在水溶性手性量子点的制备中，手性巯基化合物不仅作为稳定剂，同时也是量子点手性的来源。量子点的手性一方面来源于表面包裹的手性分子，另一方面来源于由手性分子诱导的ZnCdSe纳米晶体的手性结构。发射光在400-520nm的三元手性ZnCdSe量子点的光学性质及应用，明显区别于发射光在520-650nm手性二元CdTe量子点。

发明内容

针对目前手性ZnCdSe量子点合成的匮乏，且水溶性ZnCdSe量子点制备中镉用量大，制备步骤繁琐等问题，本发明提供了一种安全、方便的合成高品质的水溶性手性ZnCdSe量子点的水相制备方法。

本发明所述的ZnCdSe量子点，其中“ZnCdSe”仅代表元素成分而不代表各元素的具体含量。

本发明提供的水溶性手性ZnCdSe量子点的水相制备方法，包括以下步骤：

(a)将NaBH₄或KBH₄，和硒粉溶于水，配制NaHSe溶液或KHSe溶液作为硒源溶液，NaBH₄或KBH₄与硒粉的摩尔比为2～5:1；将锌盐与水溶性手性巯基化合物溶解于水，调节pH为8～11制备锌的前体溶液；镉盐溶于水制备镉盐水溶液；

(b)在锌的前体溶液中鼓入惰性气体以去除氧气，将硒源溶液和镉盐水溶液注入锌的前体溶液，搅拌制得ZnCdSe前体溶液；

(c)将ZnCdSe前体溶液在惰性气体保护下，80～100℃搅拌回流反应1～5小时制得水溶性手性ZnCdSe量子点的水溶液，此方法为回流法；或

将ZnCdSe前体溶液转入反应釜，加热至160～210℃反应45～90min，制得水溶性手性ZnCdSe量子点的水溶液，此方法为水热法。