一種CdHgTe/CdS核殼量子點的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及熒光納米材料的合成，更具體涉及一種CdHgTe/CdS核殼量子點的水相光照和水浴同步制備方法，合成出的量子點具有近紅外熒光波長，可用于生物標(biāo)記及活體成像。
【背景技術(shù)】
[0002]CdHgTe/CdS核殼量子點作為一種近紅外發(fā)射量子點，由于對深層組織和器官的檢測具有更高的靈敏度和對比度，因而促進(jìn)了活體動物實時熒光成像技術(shù)的發(fā)展而成為研宄的熱點。有機(jī)相合成的CdHgTe/CdS量子點不具備親水性，必須通過配體交換進(jìn)入水相后再應(yīng)用于生物體系，其操作過程復(fù)雜，條件要求高。水相合成法制備的量子點能夠直接用于生物探針，其研宄愈來愈受到重視，有關(guān)這方面的研宄進(jìn)展很快。其中研宄最多的是以巰基配體的水熱法合成CdHgTe/CdS量子點。通常的合成方法包括兩步，第一步先制備出CdHgTe量子點的前驅(qū)體溶液，而后通過水熱法加熱反應(yīng)數(shù)小時(一般的水浴溫度在100°C左右)，先得到CdHgTe量子點溶液；第二步，在上述CdHgTe量子點溶液中再加入CdS的前驅(qū)體溶液，進(jìn)一步通過水熱反應(yīng)在CdHgTe量子點表面包殼，最后得到CdHgTe/CdS量子點溶液。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是在于提供了一種光照水浴同步合成CdHgTe/CdS核殼結(jié)構(gòu)量子點的方法，該量子點制備工藝比較簡單，工藝參數(shù)容易控制，所用原料低廉易得，合成出的CdHgTe/CdS核殼結(jié)構(gòu)量子點，發(fā)射近紅外熒光，可用于生物標(biāo)記及活體成像。
[0004]為了實現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)措施:
其技術(shù)構(gòu)思是:一種CdHgTe/CdS核殼結(jié)構(gòu)量子點，其組成為:碲粉(Te，天津市科密歐化學(xué)試劑開發(fā)中心)、氯化鎘(CdCl2.2.5H20，上海亭新化工試劑廠)、氯化汞(HgCl2,貴州省萬山特區(qū)礦產(chǎn)公司)，其它試劑如巰基乙酸(TGA)、硼氫化鉀(KBH4)等均采購于sigma-aIdrich 公司。
[0005]所述的CdHgTe/CdS核殼結(jié)構(gòu)量子點中，碲氫化鉀、氯化鎘、氯化汞、巰基乙酸的摩爾比率為0.1-0.7:1:0.03-0.30:1.2-4.2，10?40 W的紫外燈和水浴20?60°C下光照
20-80 ho
[0006]所述的溶液pH值為8~12。
[0007]本發(fā)明在室溫下先制備前驅(qū)體溶液，而后通過紫外光照射和水浴同步的方法合成CdHgTe/CdS核殼結(jié)構(gòu)量子點，反應(yīng)中水浴溫度溫和，甚至不需要回流，光照過程中也不用通氣，極大地簡化了合成工藝，克服了一般水熱法合成核殼型量子點工藝復(fù)雜(先成核再包殼)、操作繁瑣、且重復(fù)性差的缺點。
[0008]—種光照和水浴同步合成CdHgTe/CdS核殼量子點的方法，其步驟如下:
A、通過硼氫化鉀還原碲粉制備碲氫化鉀溶液:分別稱取0.2700~1.350 g硼氫化鉀和0.1276~0.6380 g碲粉于帶軟塞的試管中，向其中加入9~11 mL去離子水，塞上塞子，于-4.5—3.5°C冰浴中反應(yīng)6~12 h，待黑色粉末消失，所得溶液紫色透明，為0.10-0.50mol/L的碲氫化鉀溶液，反應(yīng)方程式如下:
4KBH4 + 2Te + 7H20 — 2KHTe + K2B4O7 +14? ? ；
B、稱取0.0170?0.5480g氯化鎘晶體和0.005?0.0650 g氯化汞晶體，溶解于180-220 mL去離子水中，得到混合溶液(鎘離子濃度為0.003?0.012 mol/L，汞離子濃度為 9.0X I(T5?1.2X10 mol/L)
C、移取0.050?0.583 mL的巰基乙酸，加入到氯化鎘和氯化汞的混合溶液中，并用I?5 mol/L的氫氧化鉀溶液調(diào)節(jié)溶液pH值為8~12 ；
D、將C步驟中的溶液轉(zhuǎn)移到250mL三口瓶中，通入惰性氣體半小時除去溶解氧，加入新制的0.10~0.50 mol/L的碲氫化鉀溶液1~5 mL，繼續(xù)通惰性氣體20~50 min使溶液混合均勻，得到CdHgTe/CdS核殼量子點的前驅(qū)體溶液，其中:碲氫化鉀、氯化鎘、氯化汞、巰基乙酸的摩爾比率為 0.1-0.7:1:0.03-0.30:1.2-4.2。
[0009]E、將前驅(qū)體溶液稀釋2-20倍后于10?40 W的紫外燈和水浴20?60°C下光照20-80 h，并用熒光光譜分析檢測其熒光強度變化，待其熒光強度穩(wěn)定后得到CdHgTe/CdS核殼量子點溶液；
F、加入異丙醇使其沉淀后通過高速離心機(jī)分離提純，并于-22~-18°C的冰箱內(nèi)冷凍20-26 h，置于冷凍干燥機(jī)內(nèi)干燥后20~26 h，得到CdHgTe/CdS核殼量子點固體粉末。
[0010]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點和效果:
1.合成該量子點原料來源豐富，價格低廉，合成成本低。
[0011]2.該制備方法工藝簡單易行，合成過程中水浴溫度低(20?60 °C)，不需回流，工藝參數(shù)易控制(碲氫化鉀、氯化鎘、氯化汞、巰基乙酸的摩爾比率為1/10~1/2:1:3/100-1/10:1.2-3.5 ;溶液pH值為8-12 ;水浴中同步采用10?40 W的紫外燈光照20-80h即可)。
[0012]3.合成出的核殼結(jié)構(gòu)量子點，發(fā)射近紅外熒光，可以穿透深層組織和器官，并且具有水溶性，可以直接用于活體成像和生物標(biāo)記。
[0013]
【具體實施方式】
[0014]實施例1:
下面通過實施例，進(jìn)一步闡明本發(fā)明的突出特點，僅在于說明本發(fā)明而決不限制本發(fā)明。
[0015]一種CdHgTe/CdS核殼量子點，其組成為:碲粉(Te)、氯化鎘(CdCl2.2.5Η20)、氯化汞(HgCl2)、巰基乙酸(TGA)，其余為水溶液。
[0016]所述的CdHgTe/CdS核殼量子點中，碲粉(Te)、氯化鎘(CdCl2.2.5H20)、氯化汞(HgCl2)、巰基乙酸(TGA)的摩爾比率為0.5:1:0.03:2.5，40°C的水浴中，30 W的254 nm紫外燈照射48 ho
[0017]所述的溶液pH值為11.2。
[0018]一種CdHgTe/CdS核殼量子點的光照和水浴同步制備方法，其步驟是:
1.通過硼氫化鉀還原碲粉制備碲氫化鉀溶液:分別稱取0.5400 g硼氫化鉀和0.2552g碲粉于帶軟塞的試管中，向其中加入10 mL去離子水，塞上塞子，于冰浴中反應(yīng)8 h，得深紫色透明液體，為0.20 mol/L的砸氫化鉀溶液，反應(yīng)方程式如下:
4KBH4 + 2Te + 7H20 — 2KHTe + K2B4O7 +14? ? ；
2.稱取0.4567 g氯化鎘晶體和0.0163 g氯化汞晶體，溶解于200 mL去離子水中，得到混合溶液(鎘離子濃度為0.010 mol/L，汞離子濃度為3.0X 10_4 mol/L)；
3.移取0.346 mL的巰基乙酸，加入到氯化鎘和氯化未的混合溶液中，并用I mol/L的氫氧化鉀溶液調(diào)節(jié)溶液pH值為11.2 ;
4.將步驟2中的溶液轉(zhuǎn)移到250mL三口瓶中，通入惰性氣體半小時除去溶解氧，加入新制的0.20 mol/L的碲氫化鉀溶液5 mL，繼續(xù)通惰性氣體30 min使溶液混合均勻，得到CdHgTe/CdS核殼量子點的前驅(qū)體