[发明专利]超临界二氧化碳制备水溶性CdS量子点-β环糊精包合物的方法

说明书

技术领域

本发明涉及量子点领域，具体而言涉及一种CdS量子点-β环糊精包合物的制备方法。

背景技术

量子点（Quantum dots，QDs）又称为半导体纳米微晶，是一类特殊的纳米粒子，粒径一般在1-100nm之间，其半径接近于激子的波尔半径，能够光致发光。量子点通常由102～105个原子组成，是一种三维团簇，它由有限数目的原子组成，三个维度尺寸均在纳米数量级。这种零维体系的物理行为（如光、电性质）与原子相似，电子在其中的能量状态呈现类似原子的分立能级结构，因此量子点又被称作“人造原子”(artificial atoms)。常见的量子点有CdSe，CdTe，ZnSe等。

量子点作为一种特殊的纳米粒子，其具有一般纳米粒子的基本性质。除此之外，量子点还具有激发光谱宽、发射光谱窄、发射光谱可调的特殊光学性质。与传统的罗丹明等有机荧光剂比较，其拥有荧光量子产率较高，不容易发生光漂白，发射光谱窄的优势。然而，传统的胶体化学方法合成的量子点一般都是油溶性的，对于其应用范围产生了很大的限制。

环糊精是一种环状的低聚糖，整个分子的尺度在纳米级。其以α-D-吡喃葡萄糖为构建单元通过1，4-糖苷键首尾相连形成多环寡糖，分子结构呈现“锥筒”状，内腔直径为0.7~1.0nm。环糊精分子内腔由葡萄糖中的3-C和5-C以及苷键上的O组成，具有疏水性。其外层则为葡萄糖上其他的C组成，由于C上连接的羟基，导致其外层具有亲水性。由于这种特殊的结构，使环糊精可以依据疏水相互作用、分子间作用力和主客体匹配作用与不同的无机分子或者有机物形成包合结构，可被用作疏水分子的包合剂使其转移入水中。采用环糊精包覆油溶性量子点使其获得水溶性，可以拓展荧光量子点的应用范围。

现今已报道的使用环糊精包合量子点的技术主要有两种。一种是以实验室合成环糊精的衍生物为原料，通过在环糊精分子上的羟基改性为巯基或者氨基形成环糊精衍生物，将环糊精衍生物作为一种特殊的有机配体直接配合于量子点的表面。另一种方法是直接使用商业化的有市售的环糊精，通过机械搅拌法对环糊精和量子点的混合溶液进行长时间的搅拌（一般为48个小时），最终形成量子点的环糊精包合物。

对于使用环糊精衍生物作为配体形成包合物的方法来说，这些环糊精衍生物的获得相对于传统的商业化β-环糊精，需要经过额外的合成步骤，成本高昂，而且大部分衍生物都只能在实验室中取得，限制了其大规模的应用。 

而对于使用机械搅拌的方法来说，该方法耗时很长，通常至少需要48小时的搅拌时间才能使反应完全，比较耗时，且效率低下。

因此，我们需要一种新的制备量子点的环糊精包合物的方法，该方法需要具备原料易取得、反应时间短、产物制备效率高等优点。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明提出一种超临界二氧化碳制备水溶性CdS量子点-β环糊精包合物的方法，具有原料易取得、反应时间短、产物制备效率高等优点。

为实现上述目的，所采取的技术方案是：一种水溶性CdS量子点-β环糊精包合物的制备方法，所述方法为：用微乳液法合成油溶性正辛胺修饰的CdS量子点，再采用超临界CO₂为溶剂，通过相转移法制备水溶性CdS量子点-β环糊精包合物。

在本发明一实施例中，所述包合反应温度为30~40℃，优选35℃。

在本发明一实施例中，所述包合反应时间为4~5小时。

在本发明一较佳实施例中，提供一种水溶性CdS量子点-β环糊精包合物的制备方法，所述方法为：将正辛胺修饰的CdS量子点和β-环糊精在超临界二氧化碳下，以30~40℃的恒温搅拌4~5小时。

在本发明一实施例中，所述方法包括以下步骤：

①采用微乳液法合成正辛胺修饰的CdS量子点；

②步骤①获得的正辛胺修饰的CdS量子点和β-环糊精移入高压反应釜中，然后通入二氧化碳，在反应釜的压力达到20~30MPa后，在30~40℃下恒温搅拌4~5小时；

③将温度冷却至室温，并缓慢释放二氧化碳至反应釜内的压力降为常压，获得水溶性CdS量子点-β环糊精包合物的溶液，离心过滤并取下层清液，即得水溶性CdS量子点-β环糊精包合物。

在本发明一实施例中，所述微乳液法合成正辛胺修饰的CdS量子点的步骤①具体为：在室温下，将琥珀酸二辛酯磺酸钠（AOT）的异辛烷溶液和CdCl₂溶液恒温搅拌；然后缓慢注入Na₂S溶液，恒温下剧烈搅拌剧烈。随后，注入正辛胺的异辛烷溶液，并在60℃下恒温搅拌，获得正辛胺修饰的CdS量子点。