專利名稱：一種具有疏水性表面的碲化鎘量子點(diǎn)水相合成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及碲化鎘(CdTe)量子點(diǎn)，具體涉及一種具有疏水性表面的碲化鎘量子點(diǎn)的水相合成方法。
背景技術(shù)：
量子點(diǎn)也被稱作熒光納米晶體，指半徑小于或接近于激子波爾半徑的半導(dǎo)體納米晶體，其尺寸范圍在1 100 nm之間，由II - VI族和III- V族的原子構(gòu)成。在具有疏水性表面量子點(diǎn)的合成研究中，Bawendi等發(fā)表的金屬有機(jī)化合物前驅(qū)體熱分解方法是廣泛應(yīng)用的合成方法之一(J. Am，Chem. Soc. 1993，115，8706)，合成在有機(jī)相中進(jìn)行，所用的原料包括毒性強(qiáng)烈的二甲基鎘和價(jià)格昂貴的氧化三辛基瞵等物質(zhì)，容易污染環(huán)境，而且實(shí)驗(yàn)操作復(fù)雜。此后，Peng等人對(duì)其進(jìn)行了改進(jìn)，使用毒性較小的氧化鎘等作為鎘源來(lái)制備量子點(diǎn)(J.Am. Chem. Soc. 2001，123，183; Nano Lett. 2001，1，333)。但是，反應(yīng)中量子點(diǎn)的成核和生長(zhǎng)反應(yīng)需要在較高溫度下進(jìn)行，并且仍然需要使用氧化三辛基膦，不利于簡(jiǎn)便、 安全、經(jīng)濟(jì)地合成。相對(duì)于有機(jī)相合成方法，水相合成方法使用原料便宜，毒性小，合成操作簡(jiǎn)單(Adv. Mater. , 2003，15，1712- 1715;應(yīng)用化學(xué)，2006，23，4；35_437)。但是，水相合成的量子點(diǎn)，其表面具有親水特性，不能溶于非水溶劑中，在非水條件下的應(yīng)用受到限制。因此，探索一種簡(jiǎn)易、安全、低成本的疏水性量子點(diǎn)的水相合成方法是非常必要的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種水相合成具有疏水性表面CdTe量子點(diǎn)的方法，工藝簡(jiǎn)單、條件溫和。為實(shí)現(xiàn)上述目的，首先采用已有路線在水相中合成具有親水性表面的CdTe 量子點(diǎn)，然后在水相中使其與十六烷基三甲基溴化銨(CTMAB)反應(yīng)，獲得表面具有疏水性烷基修飾的CdTe量子點(diǎn)，可溶解于非水溶劑中。本發(fā)明中具有疏水性表面的CdTe量子點(diǎn)的水相合成方法，其特征在于包括以下步驟
1首先采用已有路線合成表面修飾有巰基乙酸(TGA)的CdTe量子點(diǎn)溶液 按照1:1纊21的摩爾比分別稱取碲(Te)粉和硼氫化鈉(NaBH4),將其依次倒入玻璃瓶中，按照上述混合物與水40:廣1.25 (W/W)的比例加入超純水，往溶液中通入高純氮?dú)?5min,迅速用插有注射器針頭的橡皮塞塞住玻璃瓶口，常溫反應(yīng)4 8h，至玻璃瓶中為無(wú)色或略帶粉紅色的澄清液即為碲氫化鈉(NaHTe)溶液，放置待用。將氯化鎘(CdCl2)水溶液倒入三頸瓶中，通入高純氮?dú)?0min，按照CdCl2和TGA 摩爾比3 5:6的比例加入TGA，溶液呈現(xiàn)乳白色渾濁，用NaOH調(diào)節(jié)pH值至10. 3 11，將三頸瓶裝上回流冷凝管，置于磁力攪拌加熱套中，按照CdCl2和NaHTe摩爾比1:1的比例迅速倒入新制的NaHTe溶液，然后保持反應(yīng)溶液在100°C條件下回流不同時(shí)間，溶液逐次呈現(xiàn)出綠、黃、橙、紅等不同顏色，在回流不同時(shí)間后取樣，可得不同尺寸的被TGA包裹的水溶性 CdTe量子點(diǎn)溶液。
2將0. 2mol/L CTMAB溶液和上述CdTe量子點(diǎn)溶液按照CTMAB溶液CdTe量子點(diǎn)溶液=2. 5^3. 5:1 (V/V)的比例混合，水溶液出現(xiàn)混濁，于室溫下反應(yīng)15min以上，以4000r/ min速度離心，移除上清液，不溶于水的沉淀部分即為表面具有疏水性烷基修飾的CdTe量子點(diǎn)，此量子點(diǎn)可溶于甲酰胺、氯仿等有機(jī)溶劑。本發(fā)明在水相中制備具有疏水特性表面的CdTe量子點(diǎn)，量子點(diǎn)表面修飾的烷基是將CTMAB上的烷基通過(guò)CTMAB與量子點(diǎn)表面上TGA的離子對(duì)相互作用而連接上去的，本發(fā)明合成疏水性表面量子點(diǎn)的步驟簡(jiǎn)單，條件溫和，熒光發(fā)射波長(zhǎng)可調(diào)，可在非水環(huán)境中作為熒光探針使用，例如用于疏水性農(nóng)藥殘留的間接激光誘導(dǎo)熒光檢測(cè)。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1
稱取0. 012g Te粉和0. 075g NaBH4依次倒入玻璃瓶中，加入2mL超純水，往溶液中通入高純氮?dú)?min，迅速用插有注射器針頭的橡皮塞塞住玻璃瓶口，反應(yīng)6h，至玻璃瓶中為無(wú)色或略帶粉紅色的澄清液即為NaHTe溶液，放置待用。將50mmol/L CdCl2溶液25mL倒入三頸瓶中，通入高純氮?dú)?0min，加入0. ImL TGA，溶液呈現(xiàn)乳白色渾池，用NaOH調(diào)節(jié)pH值至10. 5，將三頸瓶裝上回流冷凝管，置于磁力攪拌加熱套中，迅速倒入新制的NaHTe溶液，然后保持反應(yīng)溶液至100°C回流60min，得到水溶性量子點(diǎn)溶液。將0. 2mol/L CTMAB溶液IOmL和上述CdTe量子點(diǎn)溶液3. 3mL混合，水溶液出現(xiàn)混濁，于室溫下反應(yīng)15min，以4000r/min速度離心，移除上清液，沉淀部分用甲酰胺溶解即得到溶解于非水溶劑中的CdTe量子點(diǎn)溶液。所得CdTe量子點(diǎn)在激發(fā)波長(zhǎng)400nm、熒光分光光度計(jì)入射和出射狹縫光譜通帶均為5nm的條件下，最大熒光發(fā)射波長(zhǎng)為535nm，相對(duì)熒光強(qiáng)度為682。實(shí)施例2
稱取0. 012g Te粉和0. 068g NaBH4依次倒入玻璃瓶中，加入2mL超純水，往溶液中通入高純氮?dú)?min，迅速用插有注射器針頭的橡皮塞塞住玻璃瓶口，反應(yīng)7h，至玻璃瓶中為無(wú)色或略帶粉紅色的澄清液即為NaHTe溶液，放置待用。將50mmol/L CdCl2溶液25mL倒入三頸瓶中，通入高純氮?dú)?0min，加入63μ TGA, 溶液呈現(xiàn)乳白色渾濁，用NaOH調(diào)節(jié)pH值至11，將三頸瓶裝上回流冷凝管，置于磁力攪拌加熱套中，迅速倒入新制的NaHTe溶液，然后保持反應(yīng)溶液至100°C回流90min，得到水溶性量子點(diǎn)溶液。將0. 2mol/L CTMAB溶液IOmL和上述CdTe量子點(diǎn)溶液4mL混合，水溶液出現(xiàn)混濁，于室溫下反應(yīng)17min，以4000r/min速度離心，移除上清液，沉淀部分用氯仿溶解即得到溶解于非水溶劑中的CdTe量子點(diǎn)溶液。所得CdTe量子點(diǎn)在激發(fā)波長(zhǎng)400nm、熒光分光光度計(jì)入射和出射狹縫光譜通帶均為5nm的條件下，最大熒光發(fā)射波長(zhǎng)為547nm，相對(duì)熒光強(qiáng)度為816。實(shí)施例3
稱取0. 012g Te粉和0. 071g NaBH4依次倒入玻璃瓶中，加入2mL超純水，往溶液中通入高純氮?dú)?min，迅速用插有注射器針頭的橡皮塞塞住玻璃瓶口，反應(yīng)8h，至玻璃瓶中為無(wú)色或略帶粉紅色的澄清液即為NaHTe溶液，放置待用。將50mmol/L CdCl2溶液25mL倒入三頸瓶中，通入高純氮?dú)?0min，加入82μ TGA, 溶液呈現(xiàn)乳白色渾濁，用NaOH調(diào)節(jié)ρΗ值至10. 8，將三頸瓶裝上回流冷凝管，置于磁力攪拌加熱套中，迅速倒入新制的NaHTe溶液，然后保持反應(yīng)溶液至100°C回流120min，得到水溶
性量子點(diǎn)溶液。將0. 2mol/L CTMAB溶液IOmL和上述CdTe量子點(diǎn)溶液2. 9mL混合，水溶液出現(xiàn)混濁，于室溫下反應(yīng)19min，以4000r/min速度離心，移除上清液，沉淀部分用甲酰胺溶解即得到溶解于非水溶劑中的CdTe量子點(diǎn)溶液。所得CdTe量子點(diǎn)在激發(fā)波長(zhǎng)400nm、熒光分光光度計(jì)入射和出射狹縫光譜通帶均為5nm的條件下，最大熒光發(fā)射波長(zhǎng)為556nm，相對(duì)熒光強(qiáng)度為897。
權(quán)利要求
1.一種具有疏水性表面的碲化鎘量子點(diǎn)的水相合成方法，其特征在于包括以下步驟1)合成表面修飾有巰基乙酸的CdTe量子點(diǎn)溶液；2)將十六烷基三甲基溴化銨溶液和上述表面修飾有巰基乙酸的CdTe量子點(diǎn)溶液于室溫下混合反應(yīng)，形成的沉淀部分即為表面具有疏水性烷基修飾的CdTe量子點(diǎn)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種具有疏水性表面的碲化鎘量子點(diǎn)的水相合成方法，其特征在于步驟1合成表面修飾有巰基乙酸的CdTe量子點(diǎn)溶液的具體方法為按照 1 19^21的摩爾比分別稱取碲粉和硼氫化鈉，將其依次倒入玻璃瓶中，按照上述混合物與水 40: Γ1. 25 (ff/ff)的比例加入超純水，往溶液中通入高純氮?dú)?min，迅速用插有注射器針頭的橡皮塞塞住玻璃瓶口，常溫反應(yīng)4 他，至玻璃瓶中為無(wú)色或略帶粉紅色的澄清液即為碲氫化鈉溶液，放置待用；將氯化鎘水溶液倒入三頸瓶中，通入高純氮?dú)?0min，按照氯化鎘和巰基乙酸摩爾比3飛6的比例加入TGA，溶液呈現(xiàn)乳白色渾濁，用NaOH調(diào)節(jié)pH值至 10. 3 11，將三頸瓶裝上回流冷凝管，置于磁力攪拌加熱套中，按照CdCl2和NaHTe摩爾比 1:1的比例迅速倒入新制的NaHTe溶液，然后保持反應(yīng)溶液在100°C條件下回流不同時(shí)間， 溶液逐次呈現(xiàn)出綠、黃、橙、紅等不同顏色，在回流不同時(shí)間后取樣，可得不同尺寸的被TGA 包裹的水溶性CdTe量子點(diǎn)溶液。
3.如權(quán)利要求1所述的一種具有疏水性表面的碲化鎘量子點(diǎn)的水相合成方法，其特征在于步驟2)將十六烷基三甲基溴化銨溶液和上述表面修飾有巰基乙酸的CdTe量子點(diǎn)溶液于室溫下混合反應(yīng)的具體方法為將0.2mol/L十六烷基三甲基溴化銨溶液和上述被TGA包裹的水溶性CdTe量子點(diǎn)溶液按照十六烷基三甲基溴化銨溶液CdTe量子點(diǎn)溶液 =2. 5^3. 5:1(V/V)的比例混合，水溶液出現(xiàn)混濁，于室溫下反應(yīng)15min以上，以4000r/min速度離心，移除上清液，不溶于水的沉淀部分即為表面具有疏水性烷基修飾的CdTe量子點(diǎn)。
全文摘要
本發(fā)明涉及表面具有疏水性特征量子點(diǎn)的水相合成方法，具體為一種表面被烷基化修飾的碲化鎘量子點(diǎn)的水相合成方法，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。以水相合成表面修飾有巰基乙酸碲化鎘量子點(diǎn)的方法為基礎(chǔ)，將合成的水溶性量子點(diǎn)與十六烷基三甲基溴化銨進(jìn)行反應(yīng)，得到表面具有疏水性烷基的碲化鎘量子點(diǎn)。本發(fā)明方法操作簡(jiǎn)單，條件溫和，成本低，合成的量子點(diǎn)可用作非水環(huán)境中的熒光探針。
文檔編號(hào)C09K11/88GK102304361SQ20111018541
公開(kāi)日2012年1月4日 申請(qǐng)日期2011年7月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月4日
發(fā)明者吳嫻, 孫娟, 王坤, 石杰, 郭東山, 陳冠華 申請(qǐng)人:江蘇大學(xué)