[发明专利]一种碳纳米管-碲化镉/硫化镉纳米复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米复合材料及其制备领域，特别涉及一种碳纳米管-碲化镉/硫化镉纳米复合材料及其制备方法。

背景技术

碳纳米管(carbon nanotube，CNT)作为一种重要而有代表性的纳米材料，近年来在纳米医学领域有着广泛的应用研究。通常情况下碳纳米管是一种互相缠绕、找不到终端的线团结构，且不溶于水或有机溶剂，这样就很大程度上限制了对其在生物医学领域的研究。通过化学方法修饰碳纳米管不仅可以提高其分散性，还能引入一些活性官能团，从而赋予其新的性能，如降低毒性，增加生物相容性等。除了单一的碳纳米管具有广泛的应用前景外，近年来以碳纳米管为载体负载量子点构建的新型荧光标识物也受到广泛的关注。量子点(Quantum dot,QD)是一种半径小于或接近于激子波尔半径的半导体纳米晶，能够被紫外区到红外区的任一波长的光激发，发射荧光，即具有光致发光的特性。与有机荧光染料相比，其激发光波长宽、发射光谱窄而对称、荧光稳定性好、量子产率高等一系列优异的光学性质。以亲水性化合物为修饰剂制备的量子点由于可以进行生物偶联因而被直接用于生物领域。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种碳纳米管-碲化镉/硫化镉纳米复合材料及其制备方法，该发明制备的MWCNTs-CdTe/CdS纳米复合材料能较好地分散在水相中，且具有较高的荧光强度和荧光稳定性，可以作为新型的纳米荧光探针应用于光电、生物传感器和生物医学等领域。

本发明的一种碳纳米管-碲化镉/硫化镉纳米复合材料，所述复合材料为CdTe/CdS核壳量子点以共价键负载到PEI-MWCNTs表面制备得到。

本发明的一种碳纳米管-碲化镉/硫化镉纳米复合材料的制备方法，包括：

(1)将镉源、稳定剂溶于双蒸水中，调节pH为8.5-9.5，然后在搅拌条件下通氮气20-30min，得到Cd²⁺前驱液；其中镉源、稳定剂、双蒸水的比例关系为0.125-0.25mmol：0.3-0.6mmol：100-200mL；

(2)将碲源加入上述Cd²⁺前驱液中，然后在100℃下，通氮气回流60-120min，提纯，复溶于双蒸水中，得到CdTe量子点溶液；

(3)将镉源、硫代乙酰胺TAA、稳定剂溶于双蒸水中，调节pH为8.5-9.5，搅拌下通氮气30min，得到CdS包壳溶液，然后加入步骤(2)所得溶液，在100℃下通氮气回流60-120min，提纯，复溶于双蒸水中，得到CdTe/CdS核壳结构量子点溶液；其中镉源、TAA、稳定剂、双蒸水的比例关系为：0.125-0.25mmol：0.125-0.25mmol：0.6-1.2mmol：200ml；

(4)将MWCNTs-COOH、催化剂加入溶剂中，超声3h，然后加入PEI，超声反应24h，透析，得到PEI-MWCNTs；其中MWCNTs-COOH、催化剂、溶剂、PEI的比例为0.1-0.2g：0.1-0.2g：10-20mL：0.15-0.3g；

(5)将CdTe/CdS核壳结构量子点、交联剂加入双蒸水中，超声3h，然后再加入PEI-MWCNTs，超声反应24h，透析，即得碳纳米管-碲化镉/硫化镉纳米复合材料MWCNTs-CdTe/CdS；其中CdTe/CdS核壳结构量子点、交联剂、PEI-MWCNTs的质量比为0.01-0.02：0.04-0.08：0.02-0.04。

所述步骤(1)、(3)中镉源为CdCl₂·2.5H₂O；稳定剂为巯基丙酸MPA；调节pH所用试剂为1M NaOH。

所述步骤(2)中碲源为NaHTe。

所述碲源NaHTe的具体制备方法为：将0.75mmol NaBH₄和0.375mmol Te粉加入12ml双蒸水中，60℃油浴中反应30-60min,反应所得到的溶液过0.22μm滤膜滤掉反应产生的沉淀从而得到较纯净的NaHTe溶液；其中Te粉含量为99.9％、规格为200目。

所述步骤(2)中Cd²⁺：稳定剂：碲源的摩尔浓度比为1-2：2.4-4.8：1-2。

所述步骤(3)中CdS包壳溶液中Cd²⁺：稳定剂：S^2-摩尔浓度比为1-2：4.8-9.6：1-2。

所述步骤(2)、(3)中提纯具体为：先浓缩至原体积的1/4，逐滴加入异丙醇再离心得到沉淀。所述步骤(4)中催化剂为EDC·HCl，溶剂为二甲基亚砜DMSO。