[发明专利]一种碲化镉量子点-蚕丝蛋白与水滑石复合发光薄膜及其制备方法

说明书

本发明公开了属于生物/无机复合发光材料领域的一种蚕丝蛋白和碲化镉量子点共组装到水滑石上制备的复合发光薄膜及其制备方法。本发明是先将碲化镉量子点溶液和制备的蚕丝蛋白水溶液混合，然后使用层层组装的方法将此混合溶液和在有机溶剂中剥离的水滑石纳米片进行交替组装制备出不同层数的结构有序的复合发光薄膜。本方法利用量子点的羧基基团修饰和蚕丝蛋白的氨基基团之间构成的氢键相互作用，再借助水滑石层板的刚性结构和二维限域效应，成功实现了碲化镉量子点和蚕丝蛋白生物分子的固定化以及有序排列，提高了碲化镉量子点的发光稳定性，降低了碲化镉量子点因分子聚集导致的荧光淬灭。

技术领域

本发明属于生物/无机复合材料制备技术领域，特别是提供了一种碲化镉量子点-蚕丝蛋白与水滑石复合发光薄膜及其制备方法。

背景技术

蚕丝蛋白是蚕丝的主体,约占蚕丝质量的70％～80％,是一种无生理活性的天然生物大分子,由乙氨酸、丙氨酸、丝氨酸、酪氨酸等18种氨基酸以多缩氨键连接而成,通常认为其分子量约为3.7*10⁵。。蚕丝蛋白的二级结构可以转变，在多种改变丝蛋白构象的方法中,用醇处理是最直接、简便、有效的方法,已经得到了深入的研究和广泛的应用。蚕丝蛋白质与其他天然高分子相比有明显的优越性,研究表明它具有良好的生物相容性、无毒、无污染、无刺激性、可生物降解。蚕丝蛋白已在许多领域得到了广泛而深入的研究和应用。比如：生物传感器、生物医学材料、共混薄膜材料等领域。

量子点(quantum dots，QDs)，是一种新型的半导体纳米材料。由于它们优异的光学性能，作为荧光标记物，已经在许多领域被广泛应用。由于量子点的量子限域效应，光学性能包括：随着粒子尺寸大小而改变的发光颜色、高量子产率、宽的激发波长范围、窄的荧光发射峰。CdTe QDs的尺寸大小范围为2.5-4.0nm，发射波长为520-650nm。水相合成的量子点具有合成操作简单、成本低、毒性小等有机合成方法无法比拟的优势。但是量子点具有分子本身容易发生聚集导致荧光淬灭的缺点，这是目前需要解决的一大问题。

层状复合金属氢氧化物(Layered Double Hydroxides，简称LDHs)，是一种阴离子型层状化合物，其化学组成式为[M²⁺_1-xM³⁺_x(OH)₂]A^n-_x/n·mH₂O，其中，M²⁺、M³⁺是金属阳离子，A^n-是层间阴离子，x为M³⁺离子的摩尔分数，m为结晶水的数量。由于其组成和结构的可调控性，使其在催化、吸附、生物、塑料助剂等领域获得了广泛应用。LDHs是一种层状材料，具有层板金属元素可调、层间离子可交换等多种优点，在有机溶剂中可剥离成高度分散的单层纳米片，该剥层的纳米片可通过氢键、静电、亲疏水等相互作用与多种不同功能特性的阴离子或者中性分子进行层层组装制备薄膜材料。

本领域尚未有把蚕丝蛋白和量子点共组装到水滑石上形成发光薄膜的研究报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种碲化镉量子点-蚕丝蛋白与水滑石复合发光薄膜及其制备方法。本发明利用尿素法和离子交换法制备了镁铝硝酸根水滑石，再利用甲酰胺作为溶剂，机械搅拌的条件下剥层得到水滑石纳米片。制备的无规卷曲的蚕丝蛋白溶液通过乙醇的处理可以变成β折叠的二级结构。本发明中用到三种物质进行组装制备复合薄膜，利用水滑石和蚕丝蛋白-量子点的混合溶液进行交替层层组装，成功实现了荧光分子和生物分子的固载化，并且利用量子点和蚕丝蛋白之间的氢键相互作用使得碲化镉量子点可以在薄膜中得到很好的排列和分散，用很简便的方法在很大程度上提高了量子点的发光效率，有效避免了其由于分子聚集导致的荧光淬灭。

一种碲化镉量子点-蚕丝蛋白与水滑石复合发光薄膜，由镁铝硝酸根水滑石纳米片、蚕丝蛋白分子和碲化镉量子点交替层层组装到经PDDA和PSS预组装的石英片而成。