[发明专利]在含水溶剂或水溶性溶剂中合成纳米合金晶体

说明书

技术领域

本发明涉及纳米晶体及其制备方法；特别地，本发明涉及纳米合金晶 体(alloyed nanocrystal)以及在含水溶剂或水溶性溶剂中制备这样的结构的 方法。

背景技术

纳米晶体是具有纳米级尺寸的物质的结晶颗粒。特别感兴趣的是一 类称为半导体纳米晶体或量子点的纳米晶体，其具有使其特别适用于包 括光电器件、激光器和生物成像的多种应用的性质。由于量子限域效应， 半导体纳米晶体可显示出依赖于纳米晶体尺寸、形状和/或组成的光学 性能。纳米晶体可产生一类性质既包括分子形式物质的性质又包括块体 形式物质的性质的材料。当在吸收波长下照射这些纳米晶体时，能量以 光子和发射纳米晶体尺寸所特有的颜色的光的形式释放。释放所得的光 子通常比由相同材料的块体形式释放的光子具有更短的波长。所以，越 小的纳米晶体通常表现出较短的发射光子波长。例如，当硒化镉(CdSe) 纳米晶体的尺寸在2-6纳米范围内变化时，该晶体可在整个可见光谱范 围内发光。

半导体纳米晶体的另一个方面在于，不管激发波长如何，均匀尺寸 的晶体通常都能得到狭窄且对称的发射光谱。因此，如果使用不同尺寸 的纳米晶体，那么可由共同的激发源同时得到不同的发射颜色。这些能 力有助于纳米晶体作为诊断工具的潜能，例如在生物标记和诊断中作为 荧光探针。

用核/壳复合材料和纳米合金晶体已实现在不改变晶粒尺寸的条件 下调节纳米晶体的荧光颜色的不同策略。但是，这些纳米晶体中的许多 在含水溶液或水溶性溶液中的长期稳定性和发光性不足。因此，开发新 的合成方法或策略来生产通常稳定发光的纳米晶体，特别是那些发蓝光 的纳米晶体，仍是主要目标。对于许多应用来说，合成具有可控组成和 性质的纳米晶体的新方法是重要的。

发明内容

提供纳米合金晶体以及在含水溶剂或水溶性溶剂中制备这样的结 构的方法。

在一个方面，本发明提供一系列方法。在一个实施方案中，制备三 元以上纳米合金晶体的方法包括以下步骤：提供至少第一和第二纳米晶 体前体，在含水溶剂或水溶性溶剂中形成含有所述至少第一和第二纳米 晶体前体的纳米晶体结构，提供至少第三纳米晶体前体和水溶性配体， 以及在含水溶剂或水溶性溶剂中形成含有所述至少第一、第二和第三纳 米晶体前体的三元以上纳米合金晶体，其中所述配体包覆所述三元以上 纳米合金晶体的表面的至少一部分。

在另一个实施方案中，制备三元以上纳米合金晶体的方法包括以下 步骤：提供包含纳米晶体结构的含水或水溶性纳米晶体前体溶液，所述 纳米晶体结构含有至少第一和第二纳米晶体前体，将所述纳米晶体前体 溶液与含有至少第三纳米晶体前体的纳米晶体前体溶液混合，以及形成 含有至少第一、第二和第三纳米晶体前体的三元以上纳米合金晶体。

在另一个实施方案中，制备三元以上纳米合金晶体的方法包括以下 步骤：提供含有至少第一纳米晶体前体的含水或水溶性纳米晶体前体溶 液，提供含有至少第二纳米晶体前体和水溶性配体的含水或水溶性纳米 晶体前体溶液，将所述第一和第二纳米晶体前体溶液混合，形成含有所 述至少第一和第二纳米晶体前体的纳米晶体结构，将含有所述纳米晶体 结构的含水或水溶性纳米晶体前体溶液与含有至少第三纳米晶体前体 和所述水溶性配体的含水或水溶性纳米晶体前体溶液混合，以及形成含 有所述至少第一、第二和第三纳米晶体前体的三元以上纳米合金晶体， 其中所述水溶性配体包覆所述三元以上纳米合金晶体表面的至少一部 分。

在另一个实施方案中，制备三元以上纳米合金晶体的方法包括以下 步骤：提供至少第一和第二纳米晶体前体，在低于或等于100℃的温度 下形成含有所述至少第一和第二纳米晶体前体的纳米晶体结构，提供至 少第三纳米晶体前体，以及在低于或等于100℃的温度下形成含有所述 至少第一、第二和第三纳米晶体前体的三元以上纳米合金晶体，其中在 水溶液中所述三元以上纳米合金晶体的量子产率大于或等于10％。

在另一个实施方案中，制备纳米晶体的方法包括以下步骤：提供至 少第一和第二纳米晶体前体，在含水溶剂或水溶性溶剂中形成含有所述 至少第一和第二纳米晶体前体的纳米晶体，其中所述纳米晶体发射 400-500nm的电磁辐射，并且其中在水溶液中所述纳米晶体的量子产率 为至少10％。