[发明专利]巯基聚乙烯醇为配体的铜铟硫三元量子点的合成及应用

说明书

本发明公开了一种巯基聚乙烯醇为配体的铜铟硫三元量子点的合成及应用，聚乙烯醇溶于蒸馏水，得聚乙烯醇水溶液；混合浓硫酸、乙酸溶液、乙酸酐和巯基乙酸，恒温反应，得反应后液；反应后液滴入无水乙醇，搅拌，生成絮状沉淀；抽滤后静置风干；滤纸包裹甲醇洗涤，静置风干，得巯基聚乙烯醇；巯基聚乙烯醇溶于蒸馏水，加入CuCl₂·2H₂O和InCl₃·4H₂O，得混合溶液，氮气保护下调节溶液pH值，快加硫脲，搅拌反应，冷却至室温，得澄清液；无水乙醇加入澄清液中，产生沉淀，高速离心，弃去上清液，得巯基聚乙烯醇为配体的铜铟硫三元量子点。该量子点应用于细胞成像和示踪中。本合成方法合成时间短、绿色环保，可直接应用于生物体系。

技术领域

本发明属于生物化学技术领域，涉及一种巯基聚乙烯醇为配体的铜铟硫三元量子点的合成方法；本发明还涉及一种该合成方法合成的三元量子点的应用。

背景技术

量子点（Quantum dots，QDs）又称半导体纳米晶，呈近似球形，其三维尺寸在2-10nm范围内，具有明显的量子效应。量子点一般由II-VI族元素（如CdS、CdSe、CdTe、ZnSe等）或III-V族元素（无镉量子点,如InP、InAs等）等半导体材料构成，也可由两种或两种以上的半导体材料构成核/壳结构（如常见的CdSe/ZnS核/壳结构量子点等）。量子点（QDs）是介于宏观体相及微观分子之间的物质状态，近年来受到研究者的强烈关注，被认为是具有广泛发展空间的材料，并在人们日常生活中实现广泛的应用，例如生物标记、传感器、激光灯、发光二极管，以及医学材料等。具有荧光性能的半导体纳米晶（NCs）,其半径小于或者接近于材料的Bohr激子半径。当前针对含Cd的量子点己有广泛报道，但是其重金属固有的毒性严重限制了其应用。I-III-VI型QDs，是近些年出现的一种新型QDs，克服了传统QDs包含对环境和生物体系毒性较大的重金属元素（镉或铅）的问题，可以有效地降低QDs的生物毒性和对环境污染，扩大了它的应用范围，与传统的 II-VI 族和IV-VI 族二元量子点相比，I-III-VI 族三元量子点没有明显的第一激子峰，发射光谱宽且Stokes位移大，在可见光和近红外区吸光系数大，平均荧光寿命普遍比二元量子点高。其中的CuInS₂ QDs由于无毒，太阳光吸收系数高，光化学性能稳定且荧光波长涵盖从可见光调到近红外的区域，是一种非常理想的太阳能电池和生物光学成像材料。

发明内容

本发明的目的是提供一种巯基聚乙烯醇为配体的铜铟硫三元量子点的合成方法，合成毒性低环保的三元量子点。

本发明的另一个目的是提供一种上述合成方法合成的铜铟硫三元量子点的应用。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种巯基聚乙烯醇为配体的铜铟硫三元量子点的合成方法，具体按以下步骤进行：

1）按50mL蒸馏水中加入2.00g聚乙烯醇（PVA）和0.2mL浓硫酸的比例，分别取蒸馏水、聚乙烯醇和浓硫酸，将聚乙烯醇加入蒸馏水中，在70～80℃的温度下搅拌，使PVA完全溶解，得聚乙烯醇水溶液；

2）取乙酸酐、巯基乙酸以及质量分数为36%的乙酸溶液，所取乙酸溶液的体积为步骤1）所取浓硫酸体积的50～60倍，所取乙酸酐的体积为步骤1）所取浓硫酸体积的90～100倍，所取巯基乙酸的体积为步骤1）所取浓硫酸体积的100～110倍，混合浓硫酸、乙酸溶液、乙酸酐和巯基乙酸，充分搅拌均匀，加入步骤1）制得的聚乙烯醇水溶液，在30～40℃下恒温反应24～26h，得反应后液；

3）按体积比1︰2～5，分别取反应后液和无水乙醇，将反应后液缓慢滴入无水乙醇中，不断搅拌，生成白色絮状沉淀；抽滤后静置风干；然后将固体产物用滤纸包成小包，放入索氏提取器中用甲醇洗涤24h，静置风干，制得巯基聚乙烯醇（PVA-SH）；