[发明专利]一种多层包裹的量子点核壳复合粒子及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种多层包裹的量子点核壳复合粒子及其制备方法，在量子点表面包裹一层透明无机绝缘层，得到无机绝缘层包裹的量子点；在无机绝缘层的上联接还原性基团，然后再进行表面修饰，得到表面活化的无机绝缘层包裹的量子点；在表面活化的无机绝缘层包裹的量子点表面包裹贵金属纳米颗粒层，得到所述多层包裹的量子点核壳复合粒子。所述多层包裹的量子点核壳复合粒子具有稳定性好、生物毒性低、荧光强度强、量子效率高等特点。本发明反应在溶液中进行，全程不需高温高压，操作简单，产量较大，可以一次性制备大量多层包裹的量子点核壳复合粒子，并且可以通过控制反应条件和反应参数得到不同厚度的包裹层，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种高效率多层包裹制备核壳复合粒子的方法，具体涉及一种量子点表面包裹无机透明绝缘层和贵金属纳米颗粒层的方法。

背景技术

量子点又可称为半导体纳米晶体，与传统的有机荧光染料相比,，具有优良的光谱性能,，如宽的激发光谱，窄且对称的发射光谱，发光效率高，发射波长可控等。在生物医学，食品安全检测，细胞生物学、分子生物学等研究领域显示了极其广阔的应用前景。其中，发光效率最高，应用最为广泛的是镉系量子点，如硫化镉，硒化镉等。但由于镉具有生物毒性，对环境易造成污染，因此限制了镉系量子点的使用。

经研究，在镉系量子点的表面包覆一层非镉系材料，可解决其生物毒性和环境污染问题。发明专利CN 101717644A公开了一种二氧化硅包覆量子点的制备方法，得到粒径均匀的SiO2包覆的CdSe/CdS核-壳结构的量子点。发明专利CN 101215467A公开了一种硅烷包裹II-VI族半导体量子点的方法，得到硅烷包裹的II-IV族半导体量子点。，并通过控制量子点硅烷层的厚度来增加量子点在缓冲液中的稳定性，很好的保持其荧光特性,，减少量子点的光漂白及其光猝灭效应。发明专利CN 102925159A公开了一种人血清白蛋白(HSA)包裹硒化镉量子点的方法，得到了用人血清白蛋白做分散剂，包裹在粒子表面的硒化镉量子点。以上方法均可以解决镉系材料的生物毒性和环境污染问题，并且由于包裹的作用，量子点的稳定性普遍提高，寿命有所增加。但是，通过现有技术进行包裹后量子点的量子效率和发光特性却受到包裹层减弱、吸收或偏移等影响，从而阻碍了其进一步的应用研究。

发明内容

本发明克服现有技术中镉系量子点的环境友好性与量子效率和发光特性不可兼得的技术问题，提供了一种制备多层包裹镉系量子点核壳复合粒子的方法，在量子点表面形成不同材料和光学特性的复合包裹层。即在镉系量子点外包裹透明无机绝缘层，然后在透明无机绝缘层外包裹贵金属纳米颗粒层。所述多层包裹镉系量子点核壳复合粒子既可以通过透明无机绝缘层提高量子点的光化学稳定性和热稳定性，降低污染，降低其生物毒性；又可以通过贵金属纳米颗粒层中的贵金属纳米颗粒表面局域等离子体共振效应增强量子点的发光亮度和量子效率。所制备的核壳复合粒子具有稳定性好，生物毒性低，荧光强度强，量子效率高等特点。

其中，所述透明无机绝缘层，选自二氧化硅(SiO2)或聚苯乙烯(PS)层中的任意一种。

其中，所述贵金属纳米颗粒层，包括纳米金或银颗粒层(Au或Ag)。

本发明采用的技术方案是采用了金属纳米颗粒和透明无机绝缘层复合的多层包裹方式，且金属纳米颗粒层不能与量子点接触。本发明中所提及的量子点可以是单组分的，也可以是利用现有技术可先在镉系(镉化物)量子点表面制备一层非镉系半导体发光层，包括采用ZnS、ZnO、CQDs,SiC等包裹所制成的含镉化物的核壳量子点。

本发明核壳复合粒子的制备方法，包括以下步骤：

步骤(一)：在量子点表面包裹一层透明无机绝缘包裹层，得到无机绝缘层包裹的量子点。

不同无机绝缘包裹层的包裹方法不同，部分包裹层的方法如下：