[发明专利]一种近红外荧光发射的CdTe/CdS核/壳型量子点及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种近红外荧光发射的量子点，具体而言是一种具有高稳定性和催化活性的CdTe/CdS核/壳型近红外荧光发射量子点及其制备方法。

背景技术

胶体半导体纳米晶（俗称量子点）因其具有较高的发光效率、尺寸依赖的光、电学性质等，在发光二极管、光伏电池、传感器，生物标记和荧光成像等领域展现出广阔的应用前景，尤其是具有近红外荧光发射的量子点（700~900nm），拉曼散射和体内组织的自吸收可随发射波长的增大而减弱，使激发光和荧光光子的穿透力增强，可深入靶向位点。此外，生物体组织自荧光的消失可提高信噪比和敏感性，有助于进行高效的体内荧光成像、标记等应用。

目前，近红外荧光发射的量子点通常采用两种方法制得：一是直接合成单核型或合金结构的纳米晶，如PbSe，InAs，HgTe和CdTeX（X=S，Se，Hg）等；二是制备核/壳型纳米晶，如CdTe/CdSe，CdTe/CdS，CdSe/CdTe和CdSe/ZnTe等。后者因为核/壳结构有效地降低表面缺陷和非辐射衰变，且发射波长可通过核与壳的尺寸和组成来调节等性能上的显著优势成为研究的热点。

近年来，科研工作者致力于高质量近红外荧光发射的量子点的研究，尤其是在核/壳结构的设计与合成方面取得了一系列的研究进展。鉴于CdTe特殊的软晶格结构，当在其表面生长一层晶格参数更小的壳材料时，会引起晶格失配，进而使荧光光谱显著红移，为制备近红外发射量子点提供了理论依据。例如，Yu等以CdO与TOP/Te为核前驱体，CdO与TOP/Se为壳前驱体，合成出近红外荧光发射CdTe/CdSe核/壳量子点（《Sequential Synthesis of Type II Colloidal CdTe/CdSe Core-Shell Nanocrystals》,Small,2005,1,332-338）。Zhang等采用有机溶剂热解法制备了CdTe/CdSe/ZnS核/壳/壳量子点，发射波长可控制在540至825nm之间（《Design and Synthesis of Highly Luminescent Near-Infrared-Emitting Water-Soluble CdTe/CdSe/ZnS Core/Shell/Shell Quantum Dot》,Inorg.Chem.2009,48,9723-9731）。由于上述方法存在试剂昂贵、反应温度高、产物呈现疏水性等问题，严重制约了近红外荧光发射的量子点的进一步发展。

相比之下，直接的水热合成显然是更有效的，因为亲水型量子点有利于在生物、医学等领域的应用。例如，Gu等采用水热法一步合成出CdTe/CdS核/壳量子点（《One-Pot Synthesis of Highly Luminescent CdTe/CdS Core/Shell Nanocrystals in Aqueous Phase》，Nanotechnology2008,19,135604-135611）。Deng等在水相中合成了小核/厚壳CdTe/CdS四角形纳米晶，具有可见至近红外荧光发射（《Aqueous Synthesis of Zinc Blende CdTe/CdS Magic-Core/Thick-Shell Tetrahedral-Shaped Nanocrystals with Emission Tunable to Near-Infrared》,J.Am.Chem.Soc.2010,132,5592-5594）。Gui等以硫醇为稳定剂，无机镉盐与硫脲为前驱体，通过水热法合成出近红外发射的CdTe/CdS量子点（《A Near-Infrared-Emitting CdTe/CdS Core/Shell Quanum Dots-Based OFF-ON Fluorescence Sensor for Highly Selective and Sensitive Detection of Cd²⁺》，TALANTA2012，94，257-262）。