[发明专利]高荧光量子效率的核-壳-壳结构量子点及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及纳米材料及生物分析检测技术领域，具体涉及一种高荧光量子效率水溶性CdTe/CdS/ZnS核-壳-壳结构量子点及其制备方法。

背景技术

量子点，是一类由II-VI族或III-V族元素组成的半径小于或接近激子波尔半径的半导体纳米晶粒。量子点具有特有的量子尺寸效应和表面效应，相对于传统的荧光染料分子用纳米晶作标记物具有许多优点：纳米晶激发光谱宽，发射光谱窄、对称，荧光发射波长可通过改变量子点的尺寸和组分而加以调节，因而不同尺寸的量子点能被单一波长的光激发而发射不同颜色的荧光，方便用于多目标分子的多色标记。相反，多种染料的荧光却需要多种激光加以激发，这不仅增加了实验费用，而且使分析变得更加复杂。另外纳米晶发光强度高，光化学稳定性好，因此量子点不仅在光电器件、发光二极管、固体激光器等光电信息领域有着广泛的用途，而且可以作为一类新型的荧光标记物，在分子生物学、免疫生物学、临床医学等生物医学领域显示出越来越诱人的应用前景。

实际应用中需要的半导体纳米晶粒必须具有好的发光性能(发光效率高，荧光光谱半峰宽窄)，要将半导体纳米晶粒应用于生物标记，还要求其具有良好的光稳定性和生物相容性。因此，制备性能优良的水溶性量子点成为近年来的研究热点。目前通过微波辐射的方法已可成功制备得到光谱性能优良的水溶性CdTe量子点(Li L，et.Chem.Comm，2005，528-530；He Y，et.J.Phy.Chem.B，2006，110，13352-13356；He Y，et.Chem.Mater，2007，19，359-365)和CdTe/CdS核-壳结构量子点(He Y，et.J.Phy.Chem.B，2006，110，13370-13373；)。但是，制备得到的CdTe量子点和CdTe/CdS核-壳结构量子点由于表面存在重金属Cd粒子，因此具有非常严重的细胞毒性。可以在量子点表面外延生长一层晶格常数匹配、带隙更宽的ZnS无机材料，由于Zn具有良好的生物相容性，因此可以在很大程度上减弱量子点的细胞毒性，提高量子点的细胞生物相容性。目前关于这方面的报道仅限于有机相方法(TalapinD.V.，et.J.Phys.Chem.B 2004，118，18826-18831.)，但制备条件苛刻，反应步骤复杂，成本高。

因此，本领域迫切需要提供一种具有CdTe/CdS/ZnS核-壳-壳结构的量子点，所述的量子点应能兼具良好的水分散性、稳定性、光谱性能和优异的生物相容性；并且需要提供这种量子点的简便制备方法。

发明内容

本发明旨在提供一种具有CdTe/CdS/ZnS核-壳-壳结构的量子点。

本发明的第二个目的是提供所述CdTe/CdS/ZnS核-壳-壳结构量子点的制备方法。

本发明的第三个目的是提供所述CdTe/CdS/ZnS核-壳-壳结构量子点的用途。

在本发明的第一方面，提供了一种水溶性CdTe/CdS/ZnS核-壳-壳结构量子点，它的荧光发射峰λmax为510—650nm。更佳地，它的荧光发射峰λmax为520—620nm。

在另一优选例中，所述的水溶性CdTe/CdS/ZnS核-壳-壳结构量子点的荧光光谱发射峰半高宽为30—70nm。更佳地，它的荧光光谱发射峰半高宽为35—60nm。

在另一优选例中，所述的水溶性CdTe/CdS/ZnS核-壳-壳结构量子点的荧光量子产率为10—90％。更佳地，它的荧光量子产率为30—80％。

在本发明的第二方面，提供了一种如上述的CdTe/CdS/ZnS核-壳-壳结构量子点的制备方法，所述的方法包括步骤：

(1)在pH值为7.5—13的0.0005—0.1mol/L含锌盐或锌的氧化物和水溶性巯基化合物以及硫盐的溶液中，加入水溶性CdTe/CdS核-壳结构量子点，得到CdTe/CdS/ZnS前体溶液；

(2)将步骤(1)得到的CdTe/CdS/ZnS前体溶液进行微波制备，所述的微波加热条件为：微波功率15—1000W，加热时间30秒—1小时，加热温度50—150℃，得到如上述的水溶性CdTe/CdS/ZnS核-壳-壳结构量子点。

在另一优选例中，在步骤(1)中：原料锌源、巯基化合物、硫源、CdTe/CdS量子点按摩尔比是Zn²⁺:巯基化合物:S^2-:CdTe/CdS＝1:(1.5—8):(0.3—0.9):(0.05—3)。