一種具有疏水性表面的碲化鎘量子點水相合成方法
2023-06-10 22:03:56
專利名稱：一種具有疏水性表面的碲化鎘量子點水相合成方法
技術領域：
本發明涉及碲化鎘(CdTe)量子點，具體涉及一種具有疏水性表面的碲化鎘量子點的水相合成方法。
背景技術：
量子點也被稱作螢光納米晶體，指半徑小於或接近於激子波爾半徑的半導體納米晶體，其尺寸範圍在1 100 nm之間，由II - VI族和III- V族的原子構成。在具有疏水性表面量子點的合成研究中，Bawendi等發表的金屬有機化合物前驅體熱分解方法是廣泛應用的合成方法之一(J. Am，Chem. Soc. 1993，115，8706)，合成在有機相中進行，所用的原料包括毒性強烈的二甲基鎘和價格昂貴的氧化三辛基瞵等物質，容易汙染環境，而且實驗操作複雜。此後，Peng等人對其進行了改進，使用毒性較小的氧化鎘等作為鎘源來製備量子點(J.Am. Chem. Soc. 2001，123，183; Nano Lett. 2001，1，333)。但是，反應中量子點的成核和生長反應需要在較高溫度下進行，並且仍然需要使用氧化三辛基膦，不利於簡便、 安全、經濟地合成。相對於有機相合成方法，水相合成方法使用原料便宜，毒性小，合成操作簡單(Adv. Mater. , 2003，15，1712- 1715;應用化學，2006，23，4；35_437)。但是，水相合成的量子點，其表面具有親水特性，不能溶於非水溶劑中，在非水條件下的應用受到限制。因此，探索一種簡易、安全、低成本的疏水性量子點的水相合成方法是非常必要的。
發明內容
本發明的目的在於提出一種水相合成具有疏水性表面CdTe量子點的方法，工藝簡單、條件溫和。為實現上述目的，首先採用已有路線在水相中合成具有親水性表面的CdTe 量子點，然後在水相中使其與十六烷基三甲基溴化銨(CTMAB)反應，獲得表面具有疏水性烷基修飾的CdTe量子點，可溶解於非水溶劑中。本發明中具有疏水性表面的CdTe量子點的水相合成方法，其特徵在於包括以下步驟
1首先採用已有路線合成表面修飾有巰基乙酸(TGA)的CdTe量子點溶液 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氣 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4 8h，至玻璃瓶中為無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，通入高純氮氣30min，按照CdCl2和TGA 摩爾比3 5:6的比例加入TGA，溶液呈現乳白色渾濁，用NaOH調節pH值至10. 3 11，將三頸瓶裝上回流冷凝管，置於磁力攪拌加熱套中，按照CdCl2和NaHTe摩爾比1:1的比例迅速倒入新制的NaHTe溶液，然後保持反應溶液在100°C條件下回流不同時間，溶液逐次呈現出綠、黃、橙、紅等不同顏色，在回流不同時間後取樣，可得不同尺寸的被TGA包裹的水溶性 CdTe量子點溶液。
2將0. 2mol/L CTMAB溶液和上述CdTe量子點溶液按照CTMAB溶液CdTe量子點溶液=2. 5^3. 5:1 (V/V)的比例混合，水溶液出現混濁，於室溫下反應15min以上，以4000r/ min速度離心，移除上清液，不溶於水的沉澱部分即為表面具有疏水性烷基修飾的CdTe量子點，此量子點可溶於甲醯胺、氯仿等有機溶劑。本發明在水相中製備具有疏水特性表面的CdTe量子點，量子點表面修飾的烷基是將CTMAB上的烷基通過CTMAB與量子點表面上TGA的離子對相互作用而連接上去的，本發明合成疏水性表面量子點的步驟簡單，條件溫和，螢光發射波長可調，可在非水環境中作為螢光探針使用，例如用於疏水性農藥殘留的間接雷射誘導螢光檢測。
具體實施例方式實施例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氣5min，迅速用插有注射器針頭的橡皮塞塞住玻璃瓶口，反應6h，至玻璃瓶中為無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，通入高純氮氣30min，加入0. ImL TGA，溶液呈現乳白色渾池，用NaOH調節pH值至10. 5，將三頸瓶裝上回流冷凝管，置於磁力攪拌加熱套中，迅速倒入新制的NaHTe溶液，然後保持反應溶液至100°C回流60min，得到水溶性量子點溶液。將0. 2mol/L CTMAB溶液IOmL和上述CdTe量子點溶液3. 3mL混合，水溶液出現混濁，於室溫下反應15min，以4000r/min速度離心，移除上清液，沉澱部分用甲醯胺溶解即得到溶解於非水溶劑中的CdTe量子點溶液。所得CdTe量子點在激發波長400nm、螢光分光光度計入射和出射狹縫光譜通帶均為5nm的條件下，最大螢光發射波長為535nm，相對螢光強度為682。實施例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氣5min，迅速用插有注射器針頭的橡皮塞塞住玻璃瓶口，反應7h，至玻璃瓶中為無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，通入高純氮氣30min，加入63μ TGA, 溶液呈現乳白色渾濁，用NaOH調節pH值至11，將三頸瓶裝上回流冷凝管，置於磁力攪拌加熱套中，迅速倒入新制的NaHTe溶液，然後保持反應溶液至100°C回流90min，得到水溶性量子點溶液。將0. 2mol/L CTMAB溶液IOmL和上述CdTe量子點溶液4mL混合，水溶液出現混濁，於室溫下反應17min，以4000r/min速度離心，移除上清液，沉澱部分用氯仿溶解即得到溶解於非水溶劑中的CdTe量子點溶液。所得CdTe量子點在激發波長400nm、螢光分光光度計入射和出射狹縫光譜通帶均為5nm的條件下，最大螢光發射波長為547nm，相對螢光強度為816。實施例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氣5min，迅速用插有注射器針頭的橡皮塞塞住玻璃瓶口，反應8h，至玻璃瓶中為無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，通入高純氮氣30min，加入82μ TGA, 溶液呈現乳白色渾濁，用NaOH調節ρΗ值至10. 8，將三頸瓶裝上回流冷凝管，置於磁力攪拌加熱套中，迅速倒入新制的NaHTe溶液，然後保持反應溶液至100°C回流120min，得到水溶
性量子點溶液。將0. 2mol/L CTMAB溶液IOmL和上述CdTe量子點溶液2. 9mL混合，水溶液出現混濁，於室溫下反應19min，以4000r/min速度離心，移除上清液，沉澱部分用甲醯胺溶解即得到溶解於非水溶劑中的CdTe量子點溶液。所得CdTe量子點在激發波長400nm、螢光分光光度計入射和出射狹縫光譜通帶均為5nm的條件下，最大螢光發射波長為556nm，相對螢光強度為897。
權利要求
1.一種具有疏水性表面的碲化鎘量子點的水相合成方法，其特徵在於包括以下步驟1)合成表面修飾有巰基乙酸的CdTe量子點溶液；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量子點溶液於室溫下混合反應，形成的沉澱部分即為表面具有疏水性烷基修飾的CdTe量子點。
2.如權利要求1所述的一種具有疏水性表面的碲化鎘量子點的水相合成方法，其特徵在於步驟1合成表面修飾有巰基乙酸的CdTe量子點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氣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4 他，至玻璃瓶中為無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，通入高純氮氣30min，按照氯化鎘和巰基乙酸摩爾比3飛6的比例加入TGA，溶液呈現乳白色渾濁，用NaOH調節pH值至 10. 3 11，將三頸瓶裝上回流冷凝管，置於磁力攪拌加熱套中，按照CdCl2和NaHTe摩爾比 1:1的比例迅速倒入新制的NaHTe溶液，然後保持反應溶液在100°C條件下回流不同時間， 溶液逐次呈現出綠、黃、橙、紅等不同顏色，在回流不同時間後取樣，可得不同尺寸的被TGA 包裹的水溶性CdTe量子點溶液。
3.如權利要求1所述的一種具有疏水性表面的碲化鎘量子點的水相合成方法，其特徵在於步驟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量子點溶液於室溫下混合反應的具體方法為將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量子點溶液按照十六烷基三甲基溴化銨溶液CdTe量子點溶液 =2. 5^3. 5:1(V/V)的比例混合，水溶液出現混濁，於室溫下反應15min以上，以4000r/min速度離心，移除上清液，不溶於水的沉澱部分即為表面具有疏水性烷基修飾的CdTe量子點。
全文摘要
本發明涉及表面具有疏水性特徵量子點的水相合成方法，具體為一種表面被烷基化修飾的碲化鎘量子點的水相合成方法，屬於納米材料製備技術及生物分析檢測技術領域。以水相合成表面修飾有巰基乙酸碲化鎘量子點的方法為基礎，將合成的水溶性量子點與十六烷基三甲基溴化銨進行反應，得到表面具有疏水性烷基的碲化鎘量子點。本發明方法操作簡單，條件溫和，成本低，合成的量子點可用作非水環境中的螢光探針。
文檔編號C09K11/88GK102304361SQ20111018541
公開日2012年1月4日 申請日期2011年7月4日 優先權日2011年7月4日
發明者吳嫻, 孫娟, 王坤, 石傑, 郭東山, 陳冠華 申請人:江蘇大學