[发明专利]一种水溶性CdSe量子点的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种纳米技术领域的制备方法，特别涉及水溶性CdSe量子点的一种制备方法。

背景技术

量子点（Quantum dot，简称QD）是一种半径小于或者接近玻尔激子半径的半导体纳米晶粒。量子点具有吸收光谱宽，发射光谱窄而对称，发光颜色可调，荧光强度和光稳定性高等特点，已在生物标记、生物传感及生物检测领域等领域获得了广泛应用。目前生物学上应用的量子点大多来自有机相合成，该方法合成的量子点粒径分布均匀，量子产率高，但制备条件苛刻、成本高、毒性大，而且所制备的量子点难溶于水，需进一步衍生化为水性性量子点才能在生命科学领域获得应用。CdSe量子点是一种重要的II-VI族量子点，尽管水相体系中制备CdSe量子点具有较好水溶性和生物相容性,但所制备的量子点量子产率较低，而且由于需要在无氧环境下制备不稳定的硒化氢（H₂Se）或硒氢化钠（NaHSe）作为硒源，制备过程分步进行，规模合成和工业化生产的成本较高。

经对现有技术的文献检索发现，Oluwafemi等在《Journal of Crystal Growth》（2008年第310卷3230-3234页）上发表了题为“A novel one-pot route for the synthesis of water-soluble cadmium selenide nanoparticles”（“一步制备水溶性CdSe量子点”）的论文，利用在自然状态下稳定的硒粉作为硒源，采用硼氢化钠还原硒粉的方法在水相中一步制备了水溶性CdSe量子点。该方法利用在线生成NaHSe的方法一步制备水溶性CdSe量子点，但所制备的量子点荧光辐射强度较弱，且制备过程依然需要无氧环境，规模合成的成本较高。

中国专利CN1978587A（申请号：200510019940.6）公开了一种超声水浴加热制备水溶性CdSe量子点的方法，该方法需要高纯氮气除氧和保护，并且超声技术的引入不但带了新的噪声污染和能源消耗，而且使得制备装置复杂化，难以实现规模合成。

发明内容

针对现有技术中的不足，本发明提供了一种水溶性CdSe量子点的制备方法。利用水合肼作为还原剂还原亚硒酸钠，采用基于巯基丙酸和六偏磷酸钠的双稳定剂技术一步制备荧光性能较好的水溶性CdSe量子点。

本发明首先选用氯化镉作为镉离子来源，水合肼还原亚硒酸钠在线产生的硒离子作为硒源，在双配位剂巯基丙酸和六偏磷酸钠存在的前提下，通过控制回流时间的方式获得能产生绿色荧光且荧光强度可调的水溶性CdSe量子点。

一种水溶性CdSe量子点的制备方法，步骤如下：

（1）室温下向浓度为1.0-5.0毫摩尔/升的氯化镉溶液中依次加入六偏磷酸钠和巯基丙酸，氯化镉与六偏磷酸钠的摩尔比为1:（0.7-4），氯化镉与巯基丙酸的摩尔比为1:（1-4），加入过程在磁力搅拌下进行，巯基丙酸加入结束后，将溶液酸度调至pH=7-9，得到镉的前体溶液；

（2）在磁力搅拌条件下，向步骤（1）制得的镉的前体溶液中加入亚硒酸钠，氯化镉与亚硒酸钠的摩尔比为1:（0.02-0.15）；

（3）向步骤（2）所得的溶液中加入水合肼，在100℃条件下恒温加热回流5-13小时，得不同荧光发射波长的量子点溶液；氯化镉和水合肼摩尔比为1:（200-400）；

（4）将步骤（3）所得水溶性CdSe量子点溶液以7500~8000转/分钟的转速离心，去除上层清液后将所得沉淀分散在丙酮中，离心分离三次，最后将沉淀溶解于水中，得水溶性CdSe量子点。

优选的，上述步骤（1）中氯化镉与六偏磷酸钠的摩尔比为1:（0.7-2.1），进一步优选1:2.1，氯化镉与巯基丙酸的摩尔比为1:（1-3），进一步优选1:2.5。

上述步骤（2）中氯化镉与亚硒酸钠的摩尔比为1:（0.02-0.10），进一步优选1:0.05。

上述步骤（3）中氯化镉和水合肼的摩尔比为1:260。

上述步骤（3）中恒温加热回流的时间为5小时到10小时。

本发明制备的CdSe量子点的荧光光谱图由WGY-10型荧光分光光度计采集获得，紫外-可见光吸收光谱由TU-1901系列紫外可见分光光度计采集获得。

本发明制备的CdSe量子点荧光发射峰集中在490-530nm左右，为肉眼可见的高强度绿色荧光，而且其发光强度可通过反应时间的方法调控。本发明所制备的量子点荧光发射水溶性好，稳定性强，适合做量子点荧光标记领域中的应用。本发明的操作方法方便，反应条件对环境友好，而且温和、可控，适合在实验室的规模合成和工业生产。