[发明专利]碲化镉量子点的快速制备方法

说明书

技术领域

本发明属于无机半导体纳米材料的制备，具体涉及一种水溶性的碲化镉量子点的快速、绿色的制备方法。

背景技术

量子点是一种新兴的纳米荧光材料，与传统的有机荧光染料相比，量子点具有激发光谱范围宽、发射光谱窄且峰形好、发射光谱可调、量子产率高等优异的光学性能，在生物标记以及生物传感等方面显示出巨大的潜力。碲化镉量子点是目前研究的最多且应用的最为广泛的Ⅱ-Ⅳ族量子点，高质量的水溶性碲化镉量子点的制备方法一直是研究人员的焦点。目前生物学上应用的量子点仍然主要来自有机相合成，该法合成的量子点具有单分散，高量子产率和良好的结晶度等优点；但是该方法也存在反应条件苛刻，合成成本高，毒性大，产物不溶于水等缺点。2002年，Rogach，A.L.使用巯基乙酸、巯基甘油、巯基乙醇、半胱氨酸等一系列巯基试剂作稳定剂制备了水溶性的碲化镉量子点。水相法合成的碲化镉量子点具有水溶性和生物相容性，但是现在的水相法合成碲化镉量子点的方法中通常要先制备碲化氢（H₂Te）或碲氢化钠（NaHTe）作为碲源（碲化氢和碲氢化钠都有剧毒），且制备成本高，合成过程需要分步，操作较为繁琐。因此，以碲粉、亚碲酸盐和二氧化碲为碲源，通过还原剂还原为H₂Te或NaHTe，再与Cd离子反应制备量子点。

文献调研和实践表明，在制备CdTe量子点时,所用还原剂多为硼氢化钠，而硼氢化钠作还原剂，很容易在溶液中生成可溶性的盐和沉淀，使得量子点的纯度不高。文献中，以水合肼为还原剂的制备方法消耗的水合肼较多，一般是碲源的数百倍。2011年，D.Zhou采用硼氢化钠-水合肼联合还原的方法。该法先以硼氢化钠还原亚碲酸盐，然后再加入大过量水合肼（水合肼加入量为镉源的120000倍），尽管该法可以较好地解决生成可溶性的盐和沉淀问题，但需消耗大量水合肼试剂、且水合肼具有较高毒性，会造成环境污染和提高量子点工业生产成本。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中存在的上述缺陷，提供一种绿色环保、无新的可溶性盐产生，在水相体系中实现一步快速制备直接合成高荧光、水溶性好的碲化镉量子点的方法。

本发明目的是通过如下的方法来实现的，该包括如下顺序的步骤：

（1）将盐酸羟胺溶于去离子水中，调节溶液酸度为pH=9～13；

（2）将二氧化碲用浓度为1mol/LNaOH溶液溶解；

（3）室温下，将镉盐溶于去离子水中，然后加入巯基化合物，搅拌；其中，镉盐与巯基化合物的摩尔比为1:1.2～5.0；

（4）向步骤（3）制备的溶液中滴加浓度为1mol/L的氢氧化钠溶液，调节溶液酸度为pH=9～13，得到镉的前体溶液；

（5）在搅拌状态下，将步骤（1）、步骤（2）和步骤（4）制备的溶液依次加入三颈瓶瓶中，密封、搅拌；其中，二氧化碲与镉盐的摩尔比为1:0.02～0.40，二氧化碲与盐酸羟胺的摩尔比为1:7～80；

（6）将步骤（5）制备的溶液在85-100℃温度范围内加热回流10分钟到210分钟，整个过程在磁力搅拌下进行，即得到水溶性碲化镉量子点溶液。

更具体地说，所述镉盐为氯化镉、高氯酸镉以及醋酸镉中的一种。

所述巯基化合物为半胱氨酸、巯基乙酸、巯基丙酸、巯基丁二酸、谷胱甘肽以及N-(2-巯基丙酰)甘氨酸中的一种。

优选地，步骤（1）和步骤（4）中所述调节的酸度值相同。

本发明通过以盐酸羟胺为还原剂，基于盐酸羟胺在碱性环境中的氧化产物为N2，不会引入新的可溶性盐，符合绿色化学的要求；本发明以镉盐为镉源，二氧化碲为碲源，以巯基化合物为稳定剂，制备步骤简单、快速，所用还原剂用量少，易于实施；整个制备过程满足绿色化学的要求，安全、环保；制得的碲化镉量子点具有较高的量子产率，稳定性好。

附图说明

图1为实施例1中所制备的CdTe量子点均一化荧光光谱和紫外-可见光吸收光谱图。

图2为实施例2中所制备的CdTe量子点均一化荧光光谱和紫外-可见光吸收光谱图。

图3为实施例3中所制备的CdTe量子点均一化荧光光谱和紫外-可见光吸收光谱图。

图4为实施例4中所制备的CdTe量子点均一化荧光光谱和紫外-可见光吸收光谱图。

图5为实施例5中所制备的CdTe量子点均一化荧光光谱和紫外-可见光吸收光谱图。

图6为实施例6中所制备的CdTe量子点均一化荧光光谱和紫外-可见光吸收光谱图。