[发明专利]一种四元水溶性量子点及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种四元水溶性量子点，其包括AgGaInS的核和包覆在AgGaInS的核表面上的包覆剂；本发明还公开了该量子点的制备方法和应用。本发明通过采用分步水热法获得的量子点的结晶性高，尺寸分布均一，荧光峰可调范围广且介于450～750nm，荧光量子产率高达25％以上；此外，本发明通过选用含有生物活性大分子的寡肽作为表面包覆剂，能够很好地应用于光电器件和生物标记中。

技术领域

本发明涉及量子点材料领域，具体涉及一种四元水溶性量子点及其制备方法和应用。

背景技术

半导体纳米晶(Nanocrystals，NCs)，也被称之为量子点(Quantum dots，QDs)，是一种在空间三个维度上都受到限制的半导体材料；量子点研究至今，出现了多种类型结构和材料；从结构划分，有核壳结构、合金结构、异质结构等；从材料种类而言，有II-VI族(如CdS)、III-V族(如InP)等；这些种类的量子点研制历程较久，因此合成工艺很成熟，但是含有A类重金属元素，如Cd、Hg等，因此对生物环境产生了巨大的损害。

从2007年成功合成了AgInS₂量子点开始，由此开启了I-III-V族三元量子点的研究；三元量子点具有较高的光吸收系数、较好的生物相容性和较强的缺陷耐受性，因此得到了人们的关注；然而目前合成的三元I-III-V族量子点大都是有机合成，而且量子产率普遍较低，极大限制了它们在发光材料和生物标记领域的应用。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种四元水溶性量子点，解决了现有技术中量子点的量子产率低以及生物相容性不佳的问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：一种四元水溶性量子点，其包括AgGaInS的核和包覆在AgGaInS的核表面上的包覆剂。

优选地，所述包覆剂由谷胱甘肽类似物和柠檬酸钠组成。

本发明的另一个技术方案是这样实现的：一种四元水溶性量子点的制备方法，该方法通过如下步骤实现：

步骤1，向含有银盐、铟盐、镓盐的混合水溶液中加入含有包覆剂的水溶液并搅拌均匀，获得前驱体溶液；

步骤2，调节所述步骤1获得的前驱体溶液的pH值至8～10.5，获得碱性前驱体溶液；

步骤3，向所述步骤2获得的碱性前驱体溶液中加入含有硫源的水溶液搅拌均匀，获得含有碱性前驱体与硫源的混合水溶液；

步骤4，对所述步骤3获得的含有碱性前驱体与硫源的混合水溶液进行分步水热法处理，获得四元水溶性量子点(表面包覆剂包覆的AgGaInS量子点)。

优选地，所述步骤1中，所述含有银盐、铟盐、镓盐的混合水溶液中铟离子、镓离子的摩尔量之和与银离子的摩尔量之比为1:(0.05～1)；所述含有银盐、铟盐、镓盐的混合水溶液中铟离子、镓离子、银离子的摩尔量之和与含有包覆剂的水溶液中的包覆剂的摩尔量之比为1:(6～15)。

优选地，所述步骤1中，所述含有银盐、铟盐、镓盐的混合水溶液中银离子的物质的量浓度为0.01～0.15mol/L，铟离子的物质的量浓度为0.01～0.15mol/L，镓离子的物质的量浓度为0.01～0.15mol/L；所述含有包覆剂水溶液中包覆剂的物质的量浓度为0.01～0.6mol/L。

优选地，所述步骤1中，所述银盐为硝酸银、乙酸银中的至少一种；所述铟盐为硝酸铟、乙酸铟、氯化铟中的至少一种；所述镓盐为硝酸镓、硫酸镓、氯化镓中的至少一种。

优选地，所述步骤3中，所述碱性前驱体中铟离子、镓离子、银离子的摩尔量之和与含有硫源水溶液中硫元素的摩尔量之比为1:(1～20)；所述硫源水溶液中硫元素的物质的量浓度为0.01～0.15mol/L；所述硫源为硫代乙酰胺、硫脲、硫化钠中的至少一种。