[发明专利]一种发射光谱可调的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技术领域，尤其涉及一种发射光谱可调的量子点及其制备方法。

背景技术

量子点是一种粒径为1nm～12nm的纳米晶体，通常是由II～VI族或III～V族元素组成的纳米颗粒。与通常的有机染色剂相比，量子点的光致发光具有如下特征：宽的激发谱和窄而对称的发射峰；较高的荧光强度和良好的光稳定性；低波长方向的宽带吸收；较强的抵抗光降解和化学降解能力；耐光漂白的性能；良好的生物相容性和较长的荧光寿命等优越的荧光特性。由于具有以上独特的发光性能，量子点成为了一种理想的荧光探针，在生物化学、分子生物学、细胞生物学、基因组学、蛋白质组学、药物筛选、生物大分子相互作用的研究中，如在活体细胞成像、蛋白质、病毒或酶的跟踪监测以及DNA分析、生物传感和疾病诊断等方面具有广阔的应用前景。

量子点的半径小于相应的半导体体相材料的电子-空穴对的波尔半径，因而表现出量子限制效应，因此量子点具有量子化的价带和导带，从而使量子点具有可精确调节的荧光发射波长。量子点的能量值取决于纳米晶体的粒径大小，因此其发射光谱可以通过改变量子点的尺寸大小来控制，从而通过对量子点的尺寸的调节可以使其发射光谱覆盖整个可见光区，如CdTe量子点，当它的粒径从2.5nm生长到4.0nm时，得到的量子点的发射波长可以从610nm红移到660nm。

对同一生物体系来说，为了对比研究结果，常采用具有不同发射光谱的量子点对不同条件下的实验对象进行荧光标记，从而得到不同颜色的标记实验对象，有利于根据颜色的不同来区分不同的研究条件下得到的结果，从而能够清晰地得到不同研究条件对实验结果的影响。由于量子点的粒径决定其能量值，从而决定其发射光谱的位置，因此在现有技术中，常采用改变量子点粒径的方法来制备不同发射光谱的量子点，然而应用不同粒径的量子点对不同研究条件下的实验对象进行标记，其粒径也会对研究结果造成影响，导致对同一实验对象的研究结果缺乏可比性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种发射光谱可调的量子点及其制备方法，本发明提供的量子点在粒径相同或相似的情况下，具有不同的发射光谱，从而使其具有不同的发光颜色，发光颜色从蓝色到红色具有良好的可调性。

本发明提供一种发射光谱可调的量子点，具有式(I)所示的化学式：

Cd_xInS_y(I)；

其中，0＜x≤1；

0.5≤y≤5。

优选的，0.01≤x≤0.6。

优选的，0.6≤y≤3。

本发明提供一种发射光谱可调的量子点的制备方法，包括以下步骤：

将镉盐、铟盐和有机包覆剂溶于有机溶剂中，得到混合溶液；

将所述混合溶液与硫的有机溶液混合，加热反应后得到发射光谱可调的量子点。

优选的，所述镉盐为硝酸镉、氯化镉、碘化镉、乙酸镉和乙酰丙酮镉中的一种或两种以上的混合物。

优选的，所述铟盐为硝酸铟、氯化铟、碘化铟、乙酸铟和乙酰丙酮铟中的一种或两种以上的混合物。

优选的，所述有机包覆剂为油酸、硬脂酸、三辛基膦、三辛基氧化膦、十二烷基胺、十六烷基胺和十二烷基硫醇中的一种或两种以上的混合物。

优选的，所述有机溶剂为烯烃或烯烃衍生物。

优选的，所述有机包覆剂与所述镉盐和铟盐的摩尔总量的比为(1～20)∶1。

优选的，所述反应的温度为150℃～280℃。

本发明提供一种发射光谱可调的量子点，具有式(I)所示的化学式：Cd_xInS_y(I)；其中，0＜x≤1；0.5≤y≤5。本发明提供的量子点包含三种原子比可调的元素，在量子点的粒径相同或相似的条件下，通过对量子点中原子比的调节，得到发射光谱可调的量子点。在本发明提供的制备方法中，将有机包覆剂与镉盐和铟盐混合，所述有机包覆剂能够调节各原料的反应活性，从而可以通过调节有机包覆剂的组成和/或用量来改变得到的量子点中Cd、In和S的比例；本发明提供的方法还可以通过调节加热反应的温度和/时间来调节量子点的发射光谱，使得量子点的发射光谱具有多重可调性。本发明提供的量子点在粒径相同或相似的情况下，具有不同的发光颜色，量子点的发光颜色从蓝色到红色具有良好的可调节性。实验结果表明，在量子点的半径相同或相似的条件下，随着量子点中Cd含量的增加，量子点的发射光谱峰的波长随之减小，发光颜色从红色变为绿色。