本发明专利技术涉及一种水溶性聚丙烯胺－碲／硒化镉核壳结构量子点的制备方法，首先以镉盐或镉的氧化物、镉的氢氧化物和碲／硒氢化钠，在水溶液中制得碲／硒化镉量子点，再以１－乙基－３［３－（二甲氨基）丙基］碳二亚胺和Ｎ－羟基丁二酰亚胺为联接剂，在碲／硒化镉量子点表面均匀包覆一层聚丙烯胺聚合物，得到核壳结构聚丙烯胺－碲／硒化镉量子点。合成的产物聚丙烯胺－碲／硒化镉核壳结构量子点具有良好的光学性能，均一的尺寸分布，良好的光稳定性和水溶性，表面功能化（存在大量的氨基），适合于生物应用。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种水溶性聚丙烯胺-碲/硒化镉核壳结构量子点的制备方法，属于纳米材料制备技术及生物分析检测
技术介绍
量子点(quantum dots)又称半导体纳米晶体，是一种有II族-VI族或III族-V族元素组成的纳米颗粒。它与有机荧光染料相比，具有独特的光致发光性质，如激发波长范围宽，发射波长范围窄，斯拖克斯位移大，量子产率高，荧光寿命长，不易光解或漂泊等特点。在光电子器件制备及生命科学领域中具有广泛的应用前景。如CdS，CdSe，CdTe等发射光谱跨越可见光谱区，目前人们已将这些量子点与生物大分子相连，构成生物荧光探针，用于免疫分析，基因分析，活体荧光成像，临床诊断，药物筛选等领域。实际应用中的量子点需要荧光产率高、稳定性和水溶性好、毒性小等特点。近年来，量子点的制备已经成为一个研究的热点。目前主要采用Murray及Peng等人提出的有机金属法合成量子点，合成的量子点尺寸分布均一(＜5％)，荧光性能好(量子产率可达20-50％)，但是该方法合成条件苛刻，需要高温(高达300摄氏度)，并且前驱体毒性较大，产物不溶于水。合成量子需要进行表面改性，才能适合生物应用，但是经过表面改性的量子点通常量子产率会大幅下降，稳定性差，易被氧化。Weller等人提出了用巯基化合物做稳定剂，在水相合成量子点。该方法合成条件温和，成本低，产物水溶性好，但是通常荧光量子产率低，尺寸分布宽，合成需要时间长。Ren等人在目前水相合成基础上引入微波辅助法，大大提高了荧光量子产率(可达40-60％)和合成速率。然而产物的光稳定性不佳，在生物应用上还存在一些问题。专利技术内容本专利技术的目的在于针对目前合成的量子点存在的问题，提出一种水溶性聚丙烯胺-碲/硒化镉核壳结构量子点的制备方法，合成的产物聚丙烯胺-碲/硒化镉核壳结构量子点具有良好的光学性能(荧光量子产率达到50％以上)，均一的尺寸分布，良好的光稳定性和水溶性，表面功能化(存在大量的氨基)，适合于生物应用。为实现上述目的，本专利技术首先以镉盐(或镉的氧化物，镉的氢氧化物)和碲/硒氢化钠，在水溶液中制得碲/硒化镉量子点。再以1-乙基-3碳二亚胺和N-羟基丁二酰亚胺为联接剂，在碲/硒化镉量子点表面均匀包覆一层聚丙烯胺聚合物，得到核壳结构聚丙烯胺-碲/硒化镉量子点。本专利技术的方法具体包括如下步骤1、碲/硒氢化钠的制备将摩尔比为1∶4至4∶1的硼氢化钠NaBH4与碲粉Te或硒粉Se置于水中，在0-50摄氏度的温度下反应生成碲氢化钠NaHTe或硒氢化钠NaHSe。2、水相合成碲化镉量子点或硒化镉量子点以水为溶剂，将浓度为0.00001～0.1摩尔/升的镉盐或镉的氧化物、镉的氢氧化物与水溶性巯基化合物混合，调节溶液的pH值至7-12，镉盐或镉的氧化物、镉的氢氧化物与水溶性巯基化合物的摩尔比为1∶5至5∶1，然后注入碲氢化钠或硒氢化钠，镉盐或镉的氧化物、镉的氢氧化物与碲氢化钠或硒氢化钠的摩尔比为10∶1至1∶4，得到碲化镉或硒化镉单体。在100℃水浴加热的条件下反应30分钟到24小时，得到发光范围在490nm到700nm的一系列碲化镉或硒化镉量子点水溶液。3、水相合成碲/硒化镉量子点的尺寸选择性沉淀将步骤2合成的碲/硒化镉量子点水溶液浓缩为原体积的1/20，逐滴加入异丙醇，直到出现沉淀为止。使用高速离心机离心，去上清液。将离心得到的沉淀物在60摄氏度真空条件下烘干。所得产物为经过尺寸选择性沉淀的碲/硒化镉量子点粉末。4、水溶性聚丙烯胺-碲/硒化镉核壳结构量子点的制备以水为溶剂，将质量浓度为0.001克/升～1克/升聚丙烯胺盐酸盐，1-乙基-3碳二亚胺和N-羟基丁二酰亚胺混合，其中聚丙烯胺盐酸盐和1-乙基-3碳二亚胺质量比为2∶1至1∶5，1-乙基-3碳二亚胺和N-羟基丁二酰亚胺质量比为10∶1至1∶1，经搅拌得到无色澄清溶液。然后加入经过尺寸选择性沉淀的碲/硒化镉粉末，溶液立即出现混浊，其中聚丙烯胺盐酸盐和碲/硒化镉的质量比是1∶1至10∶1。然后在溶液中逐滴加入0.01摩尔/升的盐酸溶液，直到溶液澄清为止，此时溶液的pH值在4至5之间。在剧烈搅拌下反应30分钟至3小时，再将溶液pH值调节至6-10，得到聚丙烯胺-碲/硒化镉核壳结构量子点的水溶液。5、聚丙烯胺-碲/硒化镉核壳结构量子点的尺寸选择性沉淀将聚丙烯胺-碲/硒化镉核壳结构量子点的水溶液浓缩为原体积的1/20，逐滴加入异丙醇，直到出现沉淀为止。使用高速离心机离心，去上清液。将离心得到的沉淀物在60摄氏度真空条件下烘干。所得产物为经过尺寸选择性沉淀的聚丙烯胺-碲/硒化镉核壳结构量子点粉末。本专利技术所述的镉盐或镉的氧化物、镉的氢氧化物包括硝酸镉、氧化镉、高氯酸镉、氯酸镉、醋酸镉、硫酸镉、碘酸镉、氢氧化镉、氯化镉、碘化镉、溴化镉、碳酸镉。本专利技术所述的水溶性巯基化合物包括巯基乙酸、巯基丙酸、巯基丁酸、巯基乙酸盐、巯基丙酸盐、巯基丁酸盐、半胱氨酸、胱氨酸、硫代甘油、巯基乙醇、巯基丙醇、2，3-二巯基-1-丙醇、二-巯基丙酸。本专利技术所述的聚丙烯胺盐酸盐分子量为10000～600000。本专利技术的方法合成的产物聚丙烯胺-碲/硒化镉核壳结构量子点具有良好的光学性能，均一的尺寸分布，良好的光稳定性和水溶性，表面功能化(存在大量的氨基)，适合于生物应用。具体实施例方式以下通过几个具体的实施例对本专利技术的技术方案作进一步描述。实施例11、硒氢化钠的制备将0.8克硼氢化钠固体和0.8克硒粉放入到一个小的烧瓶中，加入10毫升水。于0摄氏度下反应2个小时后，将溶液取出，备用。2、水相合成硒化镉量子点以水为溶剂，将20毫摩尔/升氯化镉和20毫摩尔/升巯基丙酸等体积比混合，调节pH值至8。然后注入硒氢化钠溶液至浓度为1毫摩尔/升，在25摄氏度下搅拌5分钟，得到硒化镉前体溶液。100摄氏度水浴加热的条件下反应10小时，得硒化镉量子点水溶液。3、水相合成硒化镉量子点的尺寸选择性沉淀将步骤2合成的硒化镉量子点水溶液浓缩为原体积的1/20，逐滴加入异丙醇，直到出现沉淀为止。使用高速离心机离心，去上清液。将离心得到的沉淀物在60摄氏度真空条件下烘干。所得产物为经过尺寸选择性沉淀的硒化镉量子点粉末。4、水溶性聚丙烯胺-硒化镉核壳结构量子点的制备在50毫升水中分别加入10毫克聚丙烯胺盐酸盐(MW 17000)，10毫克1-乙基-3碳二亚胺和5毫克N-羟基丁二酰亚胺经搅拌得到无色澄清溶液。然后加入经过尺寸选择性沉淀的硒化镉粉末10毫克，溶液立即出现混浊。然后在溶液中逐滴加入0.01摩尔/升的盐酸溶液，直到溶液澄清为止，此时pH值在4至5之间。在剧烈搅拌下反应30分钟，再将溶液pH值调节至8，得到聚丙烯胺-硒化镉核壳结构量子点的水溶液。5、聚丙烯胺-硒化镉核壳结构量子点的尺寸选择性沉淀聚丙烯胺-硒化镉核壳结构量子点的水溶液浓缩为原体积的1/20，逐滴加入异丙醇，直到出现沉淀为止。使用高速离心机离心，去上清液。将离心得到的沉淀物在60摄氏度真空条件下烘干。所得产物为经过尺寸选择性沉淀的聚丙烯胺-硒化镉核壳结构量子点粉末。实施例21、碲氢化钠的制备将0.8克硼氢化钠固体和0.8克碲粉放入到一个小的烧瓶中，加入10毫升水。于25摄氏度下反应8小时后，将溶液取出，备用。2、水相合本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种水溶性聚丙烯胺－碲／硒化镉核壳结构量子点的制备方法，其特征在于包括如下步骤：１）碲／硒氢化钠的制备：将摩尔比为１∶４至４∶１的硼氢化钠与碲粉或硒粉置于水中，在０－５０摄氏度的温度下反应生成碲氢化钠或硒氢化钠；２）水相合成 碲／硒化镉量子点：以水为溶剂，将浓度为０．００００１～０．１摩尔／升的镉盐或镉的氧化物、镉的氢氧化物与水溶性巯基化合物混合，调节溶液的ｐＨ值至７－１２，镉盐或镉的氧化物、镉的氢氧化物与水溶性巯基化合物的摩尔比为１∶５至５∶１，然后注入碲氢化钠或硒氢化钠，镉盐或镉的氧化物、镉的氢氧化物与碲氢化钠或硒氢化钠的摩尔比为１０∶１至１∶４，得到碲化镉或硒化镉单体，在１００摄氏度水浴加热的条件下反应３０分钟到２４小时，得到发光范围在４９０ｎｍ到７００ｎｍ的碲化镉或硒化镉量子点水溶液； ３）水相合成碲／硒化镉量子点的尺寸选择性沉淀：将合成的碲／硒化镉量子点水溶液浓缩为原体积的１／２０，逐滴加入异丙醇，直到出现沉淀为止，使用高速离心机离心，去上清液，将离心得到的沉淀物在６０摄氏度真空条件下烘干，所得产物为经过尺寸选择性沉 淀的碲／硒化镉量子点粉末；４）水溶性聚丙烯胺－碲／硒化镉核壳结构量子点的制备：以水为溶剂，将质量浓度为０．００１克／升～１克／升聚丙烯胺盐酸盐和１－乙基－３［３－（二甲氨基）丙基］碳二亚胺混合，其中聚丙烯胺盐酸盐和１－乙基－３［３－ （二甲氨基）丙基］碳二亚胺质量比为２∶１至１∶５，１－乙基－３［３－（二甲氨基）丙基］碳二亚胺和Ｎ－羟基丁二酰亚胺质量比为１０∶１至１∶１，经搅拌得到无色澄清溶液，然后加入经过尺寸选择性沉淀的碲／硒化镉量子点粉末，聚丙烯胺盐酸盐和碲／硒化镉量子点粉末的质量比是１∶１至１０∶１，然后在溶液中逐滴加入０．０１摩尔／升的盐酸溶液，直到溶液重新澄清为止；在剧烈搅拌下反应３０分钟至３小时，再将溶液ｐＨ值调节至６－１０，得到聚丙烯胺－碲／硒化镉核壳结构量子点的水溶液；５）聚丙烯胺 －碲／硒化镉核壳结构量子点的尺寸选择性沉淀：将聚丙烯胺－碲／硒化镉核壳结构量子点的水溶液浓缩为原体积的１／２０，逐滴加入异丙醇，直到出现沉淀为止，使用高速离心机离心，去上清液，将离心得到的沉淀物在６０摄氏度真空条件下烘干，所得产物为经过尺寸选择性沉淀的聚丙烯胺－碲／硒化镉核壳结构量子点粉末。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：任吉存，钱惠锋，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]
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