[发明专利]核壳结构量子点溶液的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体纳米材料技术领域，具体涉及一种核壳结构量子点溶液的制备方法。

技术背景

量子点(quantum dot)，又称作半导体纳米晶体，主要是由II-VI族(CdS，CdSe，CdTe等)或者III-V族元素（如InP、InAs 等）等化学元素构成。量子点因其粒径小（1-20nm），从而具有独特优越的光学、电子和表面可修饰性等性质，已成为纳米生物光子学领域的新贵，被广泛应用在生物标记领域。

高质量的量子点溶液具备以下特点：广泛的尺寸范围、较窄的尺寸分布、良好的稳定性以及高荧光性。目前合成高质量量子点溶液的方法主要是有机法和水相法。有机法合成的量子点具有较高的量子产率但是所使用的试剂大多有毒且合成的是疏水性的量子点，不能直接用于生物领域，因此越来越多的研究转向水相法。目前用水相法制成的量子点溶液量子产率较低，稳定性差，而且较难得到尺寸较大的量子点。

发明内容

本发明的目的是针对上述缺陷，提供一种产率高、稳定性好、尺寸范围广的高质量核壳结构量子点溶液的制备方法。

上述目的是通过以下技术方案实现的：

一种核壳结构量子点溶液的制备方法，包括以下步骤：

（1）合成量子点，得到浓度为0.001~0.003mol/L的量子点溶液。

（2）向量子点溶液中两次加入NaOH溶液反应，其中，第一次加入的NaOH溶液的浓度是0.1~0.6mol/L，第二次加入的NaOH溶液的浓度是0.8~1.2mol/L，两次反应所加入的NaOH溶液的体积与量子点溶液的体积比均为1?1，反应是在92~96℃条件下进行的，两次反应的时间均是1~6小时。

优选地，步骤（2）中第一次加入的NaOH溶液的浓度是0.4mol/L，第二次加入的NaOH溶液的浓度是1mol/L。

优选地，两次反应的时间均是4~5h。

所述量子点为CdTe或CdSe量子点。

量子点的合成方法属于本领域技术人员都能掌握的公知常识，现有技术中有很多关于量子点合成方法的文献报道，本发明在水相中合成量子点，它是将CdCl₂或Cd(ClO₄ )_2·6H₂O与NaHTe（KHTe）或NaHSe(KHSe)在无氧的碱性水相中反应得到的，也可以将CdCl₂或Cd(ClO₄ )_2·6H₂O与H₂Te气体在无氧环境下反应得到。

本发明通过分步两次加碱液，以及调节两次碱液的浓度和反应的时间，来控制核壳结构量子点表面的壳层厚度，促进红移，提高量子产率。第一次加入NaOH溶液反应后可得到尺寸大小从2.4nm到3.7nm的核壳结构量子点，第二次加入NaOH溶液反应后可得到尺寸大小为3.7nm~4.8nm的核壳结构量子点。分两次加入不同浓度的碱液反应，其目的都是促进红移，提高产率，但是两次的作用重点不同，第一次低浓度的碱液主要作用是提高产率，在一定程度上促进红移，第二次高浓度的碱液旨在能维持较高量子产率的同时，继续加大红移程度，得到发射波长较大（513~610nm）的量子点。相较于直接加NaOH合成核壳结构量子点，两步法得到的量子点的粒径范围更广，量子产率更高。

与现有技术相比，本发明的优点是：采用本发明制得的核壳结构量子点产率高、稳定性好、尺寸范围广，其表面亲水性质能直接应用于生物领域，本方法还具有操作简单、成本低、重现性好等特点。

附图说明

图1是CdTe核壳结构量子点的合成流程图；

图2是合成的量子点的紫外照片，图中，紫外灯的激发波长在360nm，合成的量子点的荧光发射波长（nm）从a-g分别是513, 544, 552, 559, 565, 569, 574, 578, 585 和610。

图3是不同CdTe量子点溶液的XRD图谱对比图，图中，a是CdTe量子点溶液的XRD图谱，b是第一次加NaOH溶液反应后的CdTe核壳结构量子点溶液的XRD图谱，c是两次分步加NaOH溶液反应后的CdTe核壳结构量子点溶液的XRD图谱。