[发明专利]一种量子点及其制备方法

说明书

本发明公开一种量子点及其制备方法，方法包括步骤：提供In₂S₃量子点溶液；向所述In₂S₃量子点溶液中加入Cu的前驱体，使所述Cu的前驱体与所述In₂S₃量子点中的In元素之间发生阳离子交换反应，得到Cu_xIn_1‑xS₂合金量子点，其中，0<x<1。本发明先合成水溶性In₂S₃量子点，再通过阳离子交换技术将In₂S₃量子点转换成Cu_xIn_1‑xS₂合金量子点。Cu_xIn_1‑xS₂合金量子点的尺寸和晶格可通过预先设计In₂S₃量子点的尺寸和晶格完成。Cu_xIn_1‑xS₂合金量子点的发光可以通过调节Cu_xIn_1‑xS₂合金量子点中的Cu:In摩尔比例来实现调节。

技术领域

本发明涉及量子点技术领域，尤其涉及一种量子点及其制备方法。

背景技术

量子点是一种新型半导体纳米材料，其具备独特尺寸依赖的光电子性质，作为发光材料具有高能效、高稳定性、广色域等优点。近年来受到了来自显示、照明、太阳能电池、生物标记等领域的广泛关注。量子点的荧光特性与传统有机荧光素相比，量子点具有激发波长范围宽，发射峰窄且呈高斯对称、无拖尾，斯托克斯位移大，光化学稳定性强等优点。目前，对量子点的研究焦点集中在II-VI 族元素化合物如ZnS、CdSe量子点，III-V 族元素化合物如InP、InAs 和GaAs 量子点，以及I-III-VI 族元素化合物如CuInSe₂和CuInS₂量子点。其中对于II-VI 族元素量子点的研究较为成熟，并已被广泛运用于生物医药、生命科学及荧光器件等领域。但是由于II-VI 族元素量子点一般都含有Cd、Hg 和Pb 等重金属元素，在生物代谢活动中不易排出体外，容易在肝、脾等器官富集表现出生物毒性，因此II-VI 族元素量子点自身元素的生物毒性限制了它的进一步发展，尤其是在生物活体诊断领域的进一步应用。另外，生物组织的自发荧光效应和组织本身对波长较短的光线具有的显著的吸收和散射效应都是影响生物活体诊断的不利因素。

目前生物学上应用的量子点大多来自有机相合成，已经制备出荧光发射波长位于近红外光区(650～1100nm) 的油溶性量子点，如InP/ZnS、CuInSe₂和CuInS₂量子点，不含重金属且受活体组织散射和吸收影响较小，具有良好的组织穿透能力并能有效地克服生物组织的自发荧光的影响。如果将这些油溶性量子点进一步应用于生物诊断领域需要对其进行生物相容性改性。由于巯基(-SH) 与Cu和In原子具有良好的配位作用，因此通常的以巯基羧酸类配体与量子点表面配体进行配体交换的方法并不能有效实现CuInS₂量子点的生物相容性改性，从而限制了其生物应用。

阳离子交换技术是一种局部规整反应，反应过程中阴离子的晶格阵列被保留，而原有的阳离子被新的阳离子等当量替换，其实施主要利用阳离子扩散速率远高于阴离子的扩散速率的原理。因此，阳离子交换反应过程中，胶体纳米晶的整体形貌、结构可以得到保持。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种量子点及其制备方法，旨在解决现有以巯基羧酸类配体与量子点表面配体进行配体交换的方法并不能有效实现CuInS₂量子点的生物相容性改性，从而限制了其生物应用的问题。

本发明的技术方案如下：

一种量子点的制备方法，其中，包括步骤：