專(zhuān)利名稱(chēng)：高量子產(chǎn)率碲化鎘量子點(diǎn)的控溫控壓微波合成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高量子產(chǎn)率碲化鎘(CdTe)量子點(diǎn)的控溫控壓微波合成方法，是以鎘鹽(或其氧化物，氫氧化物)和碲氫化鈉(或碲氫化鉀，碲粉)為原料，利用控溫、控壓微波合成技術(shù)制備CdTe量子點(diǎn)，屬于納米材料制備技術(shù)及生物分析檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
量子點(diǎn)(quantum dots)，又稱(chēng)半導(dǎo)體納米晶體，是一種有IIB-VIA或IIIB-VA族元素組成的納米顆粒，CdTe屬于其中的一種。這種材料與有機(jī)熒光染料相比，具有獨(dú)特的光致發(fā)光性質(zhì)，如激發(fā)波長(zhǎng)范圍寬，發(fā)射波長(zhǎng)范圍窄，Stocks位移大，量子產(chǎn)率高，熒光壽命長(zhǎng)，不易光解或漂泊等特點(diǎn)。將熒光量子點(diǎn)與生物大分子相連，構(gòu)成生物熒光探針，在免疫分析，基因分析，活體熒光成像，臨床診斷，藥物篩選等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。目前CdTe合成主要采用有機(jī)相合成法(Murray C.B.，et.al.，J.Am.Chem.Soc.，1993，115，8706-8715.)，這種方法得到的產(chǎn)物(CdTe)量子產(chǎn)率高，發(fā)射光譜范圍窄。但是，該方法所需的試劑價(jià)格昂貴，毒性大，合成條件苛刻(需要300攝氏度高溫)，易爆炸，特別是其產(chǎn)物CdTe不溶于水，極大的限制了其應(yīng)用。最近研究表明水相法也可用于CdTe量子點(diǎn)的合成，這種方法得到的產(chǎn)物水溶性好，易與生物大分子連接。但目前水相合成一般采用水浴加熱(Rogach A.L.，et.al.，J.Phys.Chem.，1999，103，3065-3069.)或高溫高壓加熱方法(Zhang H，et.al.，Advanced Materials，2003，15(20)1712-1715.)，該方法所需的時(shí)間長(zhǎng)，產(chǎn)物的量子產(chǎn)率較低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)目前水相和有機(jī)相合成方法的缺陷，提供一種高量子產(chǎn)率碲化鎘量子點(diǎn)的控溫控壓微波合成方法，具有合成速度快、合成條件溫和、產(chǎn)物水溶性好、量子產(chǎn)率高的優(yōu)點(diǎn)。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明以鎘鹽(或鎘的氧化物、氫氧化物)和碲氫化鈉(或碲氫化鉀，碲粉)為原料，在水溶液中利用控溫控壓微波加熱，迅速合成CdTe熒光量子點(diǎn)，其量子產(chǎn)率可達(dá)60％。
本發(fā)明的方法具體包括如下步驟1、碲氫化鈉(或碲氫化鉀)的制備將摩爾比為1∶4至4∶1的硼氫化鈉(NaBH4)或硼氫化鉀(KBH4)和碲粉(Te)置于水中，在0-50攝氏度的溫度下反應(yīng)生成碲氫化鈉(NaHTe)或碲氫化鉀(KHTe)。
2、微波合成CdTe量子點(diǎn)以水為溶劑，將濃度為0.0001～0.1摩爾/升的鎘鹽或鎘的氧化物、氫氧化物與水溶性巰基化合物混合，調(diào)節(jié)溶液的pH值至3-12，鎘鹽或鎘的氧化物、氫氧化物與水溶性巰基化合物的摩爾比為1∶5至5∶1，然后注入NaHTe或碲氫化鉀(KHTe)，鎘鹽或鎘的氧化物、氫氧化物與NaHTe(或KHTe)的摩爾比為10∶1至1∶4，在0-100攝氏度的溫度下攪拌1-10分鐘，得到CdTe前體溶液。將此溶液置于密閉的聚四氟乙烯罐中，在可控溫和可控壓的微波反應(yīng)器中反應(yīng)，生成CdTe熒光量子點(diǎn)。微波加熱條件為微波振蕩頻率300MHZ～3000MHZ，微波功率50W～1000W，加熱時(shí)間1分鐘～10小時(shí)，加熱溫度50～250攝氏度。
本發(fā)明所述的鎘鹽或鎘的氧化物、氫氧化物包括硝酸鎘、氧化鎘、高氯酸鎘、氯酸鎘、醋酸鎘、硫酸鎘、碘酸鎘、氫氧化鎘、氯化鎘、碘化鎘、溴化鎘、碳酸鎘，等；水溶性的巰基化合物包括巰基乙酸、巰基丙酸、巰基丁酸、巰基乙酸鹽、巰基丙酸鹽、巰基丁酸鹽、半胱氨酸、胱氨酸、硫代甘油、巰基乙醇、巰基丙醇、2，3-二巰基-1-丙醇、二-巰基丙酸等。
本發(fā)明的方法操作簡(jiǎn)單，條件溫和，成本低。合成產(chǎn)物CdTe具有水溶性和穩(wěn)定性好，熒光量子產(chǎn)率高，發(fā)射光譜可調(diào)，易與生物大分子連接等特點(diǎn)。
具體實(shí)施例方式
以下通過(guò)幾個(gè)具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步描述。
實(shí)施例1(1).碲氫化鈉制備將0.8克NaBH4固體和1.32克Te粉放入到一個(gè)小的燒瓶中，加入20毫升水。于25攝氏度下反應(yīng)8個(gè)小時(shí)后，將溶液取出，備用。
(2).微波合成CdTe量子點(diǎn)以水為溶劑，將20毫摩爾/升CdCl2和20毫摩爾/升巰基丙酸(MPA)等體積比混合，調(diào)節(jié)pH值至11。然后注入NaHTe溶液至濃度為1毫摩爾/升，在25攝氏度下攪拌5分鐘，得到CdTe前體溶液。將此溶液置于密閉的聚四氟乙烯罐中，在可控溫和可控壓的微波反應(yīng)器中按下列條件進(jìn)行加熱，得到熒光量子點(diǎn)。
微波加熱條件為微波振蕩頻率2450MHZ微波功率400W，加熱時(shí)間4小時(shí)加熱溫度70攝氏度。
實(shí)施例2(1).碲氫化鉀制備將0.9克KBH4固體和1.32克Te粉放入到一個(gè)小的燒瓶中，加入20毫升水。于25攝氏度下反應(yīng)8個(gè)小時(shí)后，將溶液取出，備用。
(2).微波合成CdTe量子點(diǎn)以水為溶劑，將8毫摩爾/升CdCl2和12毫摩爾/升MPA等體積比混合，調(diào)節(jié)pH值至6。然后注入KHTe至濃度為0.4毫摩爾/升，攪拌10分鐘，得到CdTe前體溶液。將此溶液置于密閉的聚四氟乙烯罐中，在可控溫和可控壓的微波反應(yīng)器中按下列條件進(jìn)行加熱，得到熒光量子點(diǎn)。
微波加熱條件為微波振蕩頻率2450MHZ微波功率600W加熱時(shí)間2小時(shí)，
加熱溫度160攝氏度。
實(shí)施例3(1).碲氫化鈉制備與實(shí)例1相同.
(2).微波合成CdTe量子點(diǎn)以水為溶劑，將1.2毫摩爾/升CdCl2和1毫摩爾/升MPA等體積比混合，調(diào)節(jié)pH值至9。然后注入NaHTe至濃度為0.2毫摩爾/升，在25攝氏度下攪拌5分鐘，得到CdTe前體溶液。將此溶液置于密閉的聚四氟乙烯罐中，在可控溫和可控壓的微波反應(yīng)器中按下列條件進(jìn)行加熱，得到熒光量子點(diǎn)。
微波加熱條件為微波振蕩頻率2450MHZ微波功率600W，加熱時(shí)間0.5小時(shí)加熱溫度180攝氏度。
權(quán)利要求
1.一種高量子產(chǎn)率碲化鎘量子點(diǎn)的控溫控壓微波合成方法，其特征在于包括如下步驟1)碲氫化鈉或碲氫化鉀的制備將摩爾比為1∶4至4∶1的硼氫化鈉NaBH4或硼氫化鉀KBH4和碲粉Te置于水中，在0-50攝氏度的溫度下反應(yīng)生成碲氫化鈉NaHTe或碲氫化鉀KHTe；2)微波合成碲化鎘CdTe量子點(diǎn)以水為溶劑，將濃度為0.0001～0.1摩爾/升的鎘鹽或鎘的氧化物、氫氧化物與水溶性巰基化合物混合，調(diào)節(jié)溶液的pH值至3～12，鎘鹽或鎘的氧化物、氫氧化物與水溶性巰基化合物的摩爾比為1∶5至5∶1，然后注入NaHTe或KHTe，鎘鹽或鎘的氧化物、氫氧化物與NaHTe或KHTe的摩爾比為10∶1至1∶4，在0～100攝氏度的溫度下攪拌1～10分鐘，得到CdTe前體溶液，將此溶液置于密閉的聚四氟乙烯罐中，在可控溫和可控壓的微波反應(yīng)器中反應(yīng)，生成CdTe熒光量子點(diǎn)，微波加熱條件為微波振蕩頻率300MHZ～3000MHZ，微波功率50W～1000W，加熱時(shí)間1分鐘～10小時(shí)，加熱溫度50～250攝氏度。
2.如權(quán)利要求1的高量子產(chǎn)率碲化鎘量子點(diǎn)的控溫控壓微波合成方法，其特征在于所述的鎘鹽或鎘的氧化物、氫氧化物包括硝酸鎘、氧化鎘、高氯酸鎘、氯酸鎘、醋酸鎘、硫酸鎘、碘酸鎘、氫氧化鎘、氯化鎘、碘化鎘、溴化鎘、碳酸鎘，所述水溶性的巰基化合物包括巰基乙酸、巰基丙酸、巰基丁酸、巰基乙酸鹽、巰基丙酸鹽、巰基丁酸鹽、半胱氨酸、胱氨酸、硫代甘油、巰基乙醇、巰基丙醇、2，3-二巰基-1-丙醇、二-巰基丙酸。
全文摘要
一種高量子產(chǎn)率碲化鎘量子點(diǎn)的控溫控壓微波合成方法，以水為溶劑，將鎘鹽或鎘的氧化物與水溶性巰基化合物混合，注入采用硼氫化鈉或硼氫化鉀與碲粉反應(yīng)生成的碲氫化鈉或碲氫化鉀，得到碲化鎘CdTe前體溶液，然后將此溶液置于密閉的聚四氟乙烯罐中，在可控溫和可控壓的微波反應(yīng)器中反應(yīng)，迅速合成CdTe熒光量子點(diǎn)。本發(fā)明方法操作簡(jiǎn)單，條件溫和，成本低，合成產(chǎn)物CdTe具有水溶性和穩(wěn)定性好，熒光量子產(chǎn)率高，發(fā)射光譜可調(diào)，易與生物大分子連接等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)C01G11/00GK1556041SQ20041001568
公開(kāi)日2004年12月22日 申請(qǐng)日期2004年1月8日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月8日
發(fā)明者任吉存, 錢(qián)惠鋒, 李良 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)