本发明专利技术公开了一种一步合成水溶性Zn掺杂CdTe量子点的方法。该制备方法简单且耗时短，首先在水溶液中将镉盐和锌盐与水相的巯基化合物混合，然后调节pH，加入碲源亚碲酸盐或者二氧化碲溶液和还原剂硼氢化物，最后将溶液转入水热反应釜中，加热反应一段时间即制备得到Zn掺杂CdTe荧光量子点。此方法引入亚碲酸盐或二氧化碲作为Te源大大简化了操作步骤，缩短了合成反应时间，在水相中合成易于大规模生产且绿色环保；所得量子点具有较高的量子产率和良好的光学特性，并且量子点中Zn的掺杂摩尔百分比达到30%，实际投入比达到80%，大大降低了量子点中重金属Cd的含量，可广泛应用于生物检测、靶向示踪、光电转换和发光显示材料。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及纳米材料制备技术及合成方法
，具体涉及到用亚碲酸盐或者二氧化碲作碲源一步合成水溶性Zn掺杂CdTe量子点的方法。
技术介绍
量子点是一种由I1-VI族或II1-V族元素组成的、直径在1-1Onm之间的准零维纳米材料，具有特殊的量子尺寸效应、表面效应、限域效应及特殊的发光性质。量子点的激发光谱宽，发射光谱窄，发射波长可通过控制它的粒径大小和组成进行调控，易于实现一元激发，多元发射。另外，量子点发光强度高、光化学稳定性好，因此在光电信息、光子器件等领域有着广泛的应用，另外在分子生物学、免疫生物学、临床医学等生物医学领域，也显示出越来越诱人的应用前景。为了增加量子点的生物相溶性，提高量子点的量子产率，减少量子点的生物毒性，本实验室曾提出一种水热法合成水溶性Zn掺杂CdTe量子点的制备方法(Dan Zhao, et.J. Mater. Chem.，2011, 21，13365-13370),并可较大规模生产此种量子点。但是这种方法操作较复杂，需要将Te粉单独还原，并且在还原过程中Te前体极易被氧化，因此近年来科研工作者试图寻找一种稳定性好的Te源来合成量子点。有人使用回流法用亚碲酸钠作为Te 源制备 CdTe 量子点(Suli Wu, et. J. Mater. Chem.，2012，22，14573-14578)和核壳结构CdTe/CdS量子点(L1-Na Chen, et. Chem. Comm.，2012, 48，4971-4973)，但是回流法合成量子点所需时间太长，操作麻烦，且不适合大规模生产；我们在前期工作基础上，采用亚碲酸钠和二氧化碲为Te源，水热法一步合成Zn掺杂CdTe量子点。
技术实现思路
针对现有技术中存 在的不足，本专利技术的目的在于提供了一种简单的，该方法使用亚碲酸盐或者二氧化碲做碲源，操作方便简单，大大缩短了合成所用时间，并在量子点中掺入了 Zn元素，降低了重金属Cd的含量，得到的量子点具有较好的稳定性(见附图4)和较高的量子产率。为了实现上述目的，本专利技术的一种的步骤如下1.往Cd盐、Zn盐和水溶性巯基化合物的混合物中加入一定量的去离子水，使Cd2+的浓度为O. 001-0. 05mol/L,调节溶液的pH值至8. 0-9. 5，注入碲源，使碲(以Te元素计)浓度为O. 003-0. 025mol/L,再加入还原剂硼氢化物，使还原剂硼氢化物浓度为O.006-0. 125mol/L，搅拌混合均匀后转入水热反应釜中，然后将水热反应釜放入温度设置在150-200°C的烘箱中，反应30-120min，得到Zn掺杂的CdTe量子点溶液。涉及到的化学反应有Te02+20H =TeO32 +H2O4Te032>3BH4_=4Te2>3B02>6H20Cd2++Te2>Zn2+=CdTe Zn2+2.向所得量子点溶液中加入3倍其体积的异丙醇进行沉淀，离心分离出上清液后，得到固体沉淀；用蒸馏水将所得固体沉淀刚好溶解完全后，再向此量子点溶液中加入3倍其体积的异丙醇进行沉淀，得到的固体沉淀用同样的方法再处理一次，一共沉淀三次，最后将所得固体量子点放入真空干燥箱中，干燥后取出，得到干燥的Zn掺杂CdTe量子点固体，置于4°C下保存。所述步骤I的反应物中，Cd2+ =Zn2+ :水溶性巯基化合物中的巯基Te:BH4^的摩尔比=1 (1-4) (1. 2-10) (O. 05-0. 5) : (O. 1-2);所述碲源为亚碲酸盐(TeO广)或者二氧化碲(TeO2)；进一步，所述亚碲酸盐为亚碲酸钠或亚碲酸钾；所述Cd2+来自氯化镉、碘化镉、溴化镉、高氯酸镉、氯酸镉、碘酸镉、硫酸镉、氢氧化镉或碳酸镉(不溶于水的可先将其溶于酸或者碱再使用)；所述Zn2+来自氯化锌、碘化锌、溴化锌、氧化锌、硫酸锌、醋酸锌或硝酸锌(不溶于水的可先将其溶于酸或者碱再使用)；所述水溶性巯基化合物为巯基乙酸、巯基丙酸、巯基丁酸、巯基乙酸盐、巯基丙酸盐、半胱氨酸、胱氨酸、N-乙酰-L-半胱氨酸、巯基乙醇或者巯基丙醇；所述硼氢化物为硼氢化钠或硼氢化钾。本专利技术方法的优点和有益效果在于 本专利技术的一步合成法操作简单，原料易得，免去了传统合成方法Te前体的步骤，大大缩短了反应时间。本专利技术采用亚碲酸盐或二氧化碲作为Te源制得的水溶性Zn掺杂CdTe量子点，在实施例2中，当Cd与Te的摩尔比为1:0. 2，反应时间为45min时量子产率达到70. 32%，所得量子点具有优异的的光学特性(结果见表1)，Zn掺杂降低了量子点中重金属Cd的含量，可广泛应用于生物监测和成像示踪领域。附图说明图1是实施例2制备得到的Zn掺杂CdTe量子点的紫外-可见吸收光谱图；其中a-f是实施例2中步骤I得到的量子点溶液得到的具有不同吸收波长的Zn掺杂CdTe量子点的紫外-可见吸收光谱图。图2是实施例2制备得到的Zn掺杂CdTe量子点的荧光光谱图；其中a-f是实施例2中将步骤I得到的各量子点溶液稀释成同一浓度(6X 10_8mol/L)得到的具有不同发射波长的Zn掺杂CdTe量子点的荧光光谱图。图3是实施例2制备得到Zn掺杂CdTe量子点的TEM图。该图所用固体样品是实施例2中原料Cd =Te的摩尔比为1:0. 2，反应时间为36min得到的。从图可以看出所制得量子点的粒径均一分散性比较好。图4是实施例6量子点a溶液和c溶液的稳定性比较示意图，从图中可以看出掺Zn量子点的稳定性优于未掺Zn的量子点。具体实施方式下面申请人将结合具体的实施例对本专利技术方法作进一步的详细说明。应理解，以下实施例只是本专利技术方法的一些优选实施方式，目的在于更好地阐述本专利技术的内容，而不是对本专利技术的保护范围产生任何限制。实施例1一种，其步骤如下1.将57mg CdCl2、34mg ZnCl2和83mg巯基乙酸加入到三口烧瓶中，再加入40mL超纯水，用lmol/L的NaOH溶液调节pH=8. 5,然后加入6mg Na2TeOjP 2mg NaBH4,搅拌混勻后转入水热反应釜中，然后将水热反应釜放入温度设置在200°C的烘箱中反应45min，得到Zn掺杂CdTe量子点溶液；2.向步骤I得到的 量子点溶液中加入其体积3倍的异丙醇进行沉淀，离心分离出上清液后，得到固体沉淀；用蒸馏水将所得固体沉淀刚好溶解完全后，再向所得量子点溶液中加入3倍其体积的异丙醇进行沉淀，得到的固体沉淀用同样的方法再处理一次，一共沉淀三次，得到固体量子点，将固体量子点放入真空干燥箱中干燥24h后取出，得到干燥的Zn掺杂CdTe量子点固体，置于4°C下保存，使用时再将其配置成所需浓度的水溶液。实施例2—种,其步骤如下1.将57mgCdCl2、34mg ZnCljP147mg N-乙酰-L-半胱氨酸加入到三口烧瓶中，再加入40mL超纯水，用lmol/L的NaOH溶液调节pH=8. 0，然后加入IlmgNa2TeO3和5mg NaBH4,搅拌混匀后转入水热反应釜中，然后将水热反应釜放入温度设置在200°C的烘箱中反应31min，得到Zn掺杂CdTe量子点溶液a ；其余条件都相同,仅反应时间改为36min,则得到量子点溶液b ；其余条件都相同,仅反应时间改为41min,则得到量子点溶液c ；其余条件都相本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种一步合成Zn掺杂CdTe量子点的方法，步骤如下：(1)?往Cd盐、Zn盐和水溶性巯基化合物的混合物中加入一定量的去离子水，使Cd2+的浓度为0.001???0.05mol/L，调节溶液的pH值至8.0???9.5，注入碲源，使碲浓度为0.003???0.025mol/L，再加入还原剂硼氢化物，使还原剂硼氢化物浓度为0.006???0.125mol/L，搅拌混合均匀后转入水热反应釜中，然后将水热反应釜放入温度设置在150???200℃的烘箱中，反应30???120min，得到Zn掺杂的CdTe量子点溶液；（2）向所得量子点溶液中加入3倍其体积的异丙醇进行沉淀，离心分离出上清液后，得到固体沉淀；用蒸馏水将所得固体沉淀刚好溶解完全后，再向此量子点溶液中加入3倍其体积的异丙醇进行沉淀，得到的固体沉淀用同样的方法再处理一次，一共沉淀三次，最后将所得固体量子点放入真空干燥箱中，干燥后取出，得到干燥的Zn掺杂CdTe量子点固体，置于4℃下保存。
【技术特征摘要】
1.一种一步合成Zn掺杂CdTe量子点的方法,步骤如下 (1)往Cd盐、Zn盐和水溶性巯基化合物的混合物中加入一定量的去离子水，使Cd2+的浓度为O. OOl - O. 05mol/L，调节溶液的pH值至8. O - 9. 5，注入碲源，使碲浓度为O. 003 -O.025mol/L，再加入还原剂硼氢化物，使还原剂硼氢化物浓度为O. 006 - O. 125mol/L，搅拌混合均匀后转入水热反应釜中，然后将水热反应釜放入温度设置在150 - 200°C的烘箱中，反应30 - 120min，得到Zn掺杂的CdTe量子点溶液; (2)向所得量子点溶液中加入3倍其体积的异丙醇进行沉淀，离心分离出上清液后，得到固体沉淀； 用蒸馏水将所得固体沉淀刚好溶解完全后，再向此量子点溶液中加入3倍其体积的异丙醇进行沉淀，得到的固体沉淀用同样的方法再处理一次，一共沉淀三次，最后将所得固体量子点放入真空干燥箱中，干燥后取出，得到干燥的Zn掺杂CdTe量子点固体，...
【专利技术属性】
技术研发人员：何治柯，严季，吉邢虎，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：
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