[发明专利]一种超小尺寸水溶性近红外Ag2S量子点的制备方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及量子点的制备领域，特别是一种超小尺寸水溶性近红外Ag₂S量子点的制备方法。

【背景技术】

量子点是一种半导体纳米晶体或微晶，由II-VI、III-V、IV-VI或者I-III-VI周期元素组成的、直径为1-12纳米的球状物质。这种纳米微粒表现出与宏观物质不同的性质，包括高量子发射产率、发射光谱的尺寸可调、窄的光谱带等。此外，控制尺寸大小可以调节发射光谱的位置。量子点独特的性质基于它自身的量子效应，当颗粒尺寸达到纳米量级时，由于尺寸限域引起尺寸效应、量子限域效应、宏观量子隧道效应和表面效应，从而派生出纳米体系具有常观体系和微观体系不同的低维物性，展现出许多不同于宏观材料的电子和光学特性，使其在发光材料、光敏传感器等方面具有广阔的应用前景。

目前采用化学方法合成量子点主要有金属有机化学法和水相合成法。金属有机化学法是一种常用的合成量子点的化学方法。该方法通常是在无水无氧条件下，以TOP、TOPO等为配体，以组成元素的有机配合物为前体，在200-300℃的条件下回流合成，这种方法制备量子点的缺点是制备条件苛刻、反应步骤复杂、试剂成本高、毒性较大；为了进一步的应用，需要将有机合成法制得的量子点转移到水相，其步骤繁琐，处理后得到的量子点水溶液的量子产率和稳定性都大大降低。近几年来，直接在水溶液中合成性能优良的量子点成为研究热点。水相合成法的基本原理是在水中加入稳定剂，如蛋白质、核酸、多肽、氨基酸等生物分子，通过水相离子交换反应得到纳米粒子，其反应条件温和、操作简单、毒性小、成本低。

在水相合成的近红外光区的量子点材料中，II-VI族和IV-VI族量子点以其荧光光谱窄、荧光发射的可调范围宽、量子产率较高，受到广泛关注。但同时，由于含有有毒的重金属元素镉或铅等，这些量子点不适宜用于生物分析及生物成像。因此，合成具有优良稳定性和超小尺寸的近红外量子点是一个紧迫的任务。

本方法利用蛋白质结构中，除了巯基之外的其他官能团（例如氨基和羧基）作为导向基团，控制量子点的尺寸，通过调控反应前体中外加硫离子与银离子离子的比例诱导Ag₂S量子点在形成过程中的不定向生长，从而加速上述的晶型转换得发生，达到一锅法简单合成不含有毒重金属元素的水溶性近红外Ag₂S量子点的目的。

【发明内容】

本发明的目的是针对上述存在问题，提供一种超小尺寸水溶性近红外Ag₂S量子点的制备方法，该方法以蛋白质为模板，调控外加硫族元素化合物与银离子的比例，通过一锅法制备具有优良稳定性和超小尺寸水溶性近红外Ag₂S量子点。

本发明的技术方案：

一种超小尺寸水溶性近红外Ag₂S量子点的制备方法，采用一锅法制备，步骤如下：

1）在反应容器内，将蛋白质水溶液和AgNO₃水溶液混合均匀，蛋白质水溶液的浓度为50毫克/毫升,AgNO₃水溶液的浓度为为10毫摩尔/升，蛋白质水溶液与AgNO₃水溶液的体积比为为1:1，磁力搅拌下常温反应5分钟，得到无色透明液体；

2）用浓度为1摩尔/升的NaOH水溶液调节上述液体pH为12.0；

3）按上述1）、2）步骤制备一组体积相同的液体分别加入容器中，在各容器中分别加入浓度为10-100毫摩尔/升的硫族元素化合物水溶液并调节Ag元素与S元素的摩尔比为6-1:1，在搅拌、37℃条件下反应12小时，即可制得超小尺寸水溶性近红外Ag₂S量子点，量子点小于2纳米。

所述蛋白质为牛血清白蛋白或人血清白蛋白。

所述硫族元素化合物为硫化钠、硫代乙酰胺、巯基乙醇或谷胱甘肽。

本发明的优点及效果：

该方法制备的量子点具有不含有毒重金属元素、尺寸小、水溶性良好、发光效率高、荧光光谱在近红外光区内可调等优良的性质，为一种新型的绿色的量子点；该制备方法不需要苛刻的设备、条件，操作安全简便，毒性小、成本低，所用仪器设备均为普通设备，反应条件简单，37℃加热反应即可，易于大规模推广应用。