專利名稱：高質(zhì)量硒化鎘量子點的控溫微波水相合成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高質(zhì)量硒化鎘(CdSe)量子點的控溫微波水相合成方法，是以鎘鹽(或其氧化物，氫氧化物)和硒氫化鈉(或硒氫化鉀)，在水相通過可控溫的微波加熱方法制備CdSe量子點，屬于納米材料制備技術(shù)及生物分析檢測技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
CdSe量子點，又稱為CdSe納米晶體，是一種性能優(yōu)良的發(fā)光材料。它與有機熒光染料相比，具有獨特的光致發(fā)光性質(zhì)，如激發(fā)波長范圍寬，發(fā)射波長范圍窄，Stocks(斯拖克斯)位移大，量子產(chǎn)率高，熒光壽命長，不易光解或漂泊等特點。在光電子器件制備及生命科學(xué)領(lǐng)域中具有廣泛的應(yīng)用前景。目前人們已將CdSe量子點與生物大分子相連，構(gòu)成生物熒光探針，用于免疫分析，基因分析，活體熒光成像，臨床診斷，藥物篩選等領(lǐng)域。CdSe合成目前主要采用有機相合成法(Murray C.B.，et.al.，J.Am.Chem.Soc.，1993，115，8706-8715.)，這種方法得到的產(chǎn)物CdSe量子產(chǎn)率高，發(fā)射光譜范圍窄。但是，該方法所需的試劑價格昂貴，毒性大，合成條件苛刻(需要300攝氏度高溫)，易爆炸，特別是其產(chǎn)物CdSe不溶于水，極大的限制了其應(yīng)用。最近研究表明水相法也可用于CdSe量子點的合成，這種方法得到的產(chǎn)物水溶性好，易與生物大分子連接。但目前水相合成CdSe一般采用水浴加熱法(Rogach A.L.，et.al.，J.Phys.Chem.B，1999，103，3065-3069.)該方法所需的時間長，所得量子點為缺陷發(fā)光，故其產(chǎn)物的量子產(chǎn)率很低(1％以下)，不能用于生物標(biāo)記。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對目前水相和有機相合成方法的缺陷，提供一種在水相合成硒化鎘量子點的新方法，具有合成步驟簡單、合成速度快、合成條件溫和、產(chǎn)物水溶性好、發(fā)射光譜可調(diào)、量子產(chǎn)率高的優(yōu)點。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明以鎘鹽(或鎘的氧化物、氫氧化物)和硒氫化鈉(或硒氫化鉀)為原料，在水溶液中利用可控溫控壓的微波加熱，迅速合成CdSe熒光量子點，其量子產(chǎn)率可達(dá)30％以上。
本發(fā)明的方法具體包括如下步驟1、硒氫化鈉(或硒氫化鉀)的制備將摩爾比為1∶4至4∶1的硼氫化鈉(NaBH4)或硼氫化鉀(KBH4)和硒粉(Se)置于水中，在0-50攝氏度的溫度下反應(yīng)生成硒氫化鈉(NaHSe)或硒氫化鉀(KHSe)。
2、通過微波加熱在水相合成CdSe量子點以水為溶劑，將濃度為0.00001～0.1摩爾/升的鎘鹽或鎘的氧化物、氫氧化物與水溶性巰基化合物混合，調(diào)節(jié)溶液的pH值至7-12，鎘鹽或鎘的氧化物、氫氧化物與水溶性巰基化合物的摩爾比為1∶5至5∶1，然后注入硒氫化鈉(NaHSe)或硒氫化鉀(KHSe)，鎘鹽或鎘的氧化物、氫氧化物與NaHSe(或KHSe)的摩爾比為10∶1至1∶4，在0-100攝氏度的溫度下攪拌1-10分鐘，得到CdSe前體溶液。將此溶液置于密閉的聚四氟乙烯罐中，在可控溫的微波反應(yīng)器中反應(yīng)，生成CdSe熒光量子點。
微波加熱條件為微波振蕩頻率300MHZ～3000MHZ，微波功率50W～1000W，加熱時間1分鐘～10小時，加熱溫度50～250攝氏度。
本發(fā)明所述的鎘鹽或鎘的氧化物、氫氧化物包括硝酸鎘、氧化鎘、高氯酸鎘、氯酸鎘、醋酸鎘、硫酸鎘、碘酸鎘、氫氧化鎘、氯化鎘、碘化鎘、溴化鎘、碳酸鎘，等；水溶性的巰基化合物包括巰基乙酸、巰基丙酸、巰基丁酸、巰基乙酸鹽、巰基丙酸鹽、巰基丁酸鹽、半胱氨酸、胱氨酸、硫代甘油、巰基乙醇、巰基丙醇、2，3-二巰基-1-丙醇、二-巰基丙酸等。
本發(fā)明的方法操作簡單，條件溫和，成本低。合成產(chǎn)物CdSe具有水溶性和穩(wěn)定性好，熒光量子產(chǎn)率高，發(fā)射光譜可調(diào)，易與生物大分子連接等特點。
具體實施例方式
以下通過幾個具體的實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步描述。
實施例1(1).硒氫化鈉制備將0.8克硼氫化鈉固體和0.8克硒粉放入到一個小的燒瓶中，加入10毫升水。于25攝氏度下反應(yīng)2個小時后，將溶液取出，備用。
(2).通過微波加熱在水相合成CdSe量子點以水為溶劑，將20毫摩爾/升氯化鎘和20毫摩爾/升巰基丙酸等體積比混合，調(diào)節(jié)pH值至11。然后注入硒氫化鈉溶液至濃度為1毫摩爾/升，在25攝氏度下攪拌5分鐘，得到CdSe前體溶液。將此溶液置于密閉的聚四氟乙烯罐中，在可控溫的微波反應(yīng)器中按下列條件進(jìn)行加熱，得到CdSe熒光量子點。
微波加熱條件為微波振蕩頻率2450MHZ微波功率400W，加熱時間4小時加熱溫度100攝氏度。
實施例2(1).硒氫化鉀制備將0.9克硼氫化鈉固體和0.9克硒粉放入到一個小的燒瓶中，加入20毫升水。于25攝氏度下反應(yīng)2個小時后，將溶液取出，備用。
(2).通過微波加熱在水相合成CdSe量子點以水為溶劑，將8毫摩爾/升氯化鎘和12毫摩爾/升巰基丙酸等體積比混合，調(diào)節(jié)pH值至7。然后注入硒氫化鉀至濃度為0.4毫摩爾/升，攪拌10分鐘，得到CdSe前體溶液。將此溶液置于密閉的聚四氟乙烯罐中，在可控溫的微波反應(yīng)器中按下列條件進(jìn)行加熱，得到CdSe熒光量子點。
微波加熱條件為微波振蕩頻率2450MHZ微波功率600W加熱時間2小時，
加熱溫度160攝氏度。
實施例3(1).硒氫化鈉制備與實例1相同。
(2).通過微波加熱在水相合成CdSe量子點以水為溶劑，將1.2毫摩爾/升氯化鎘和1毫摩爾/升巰基丙酸等體積比混合，調(diào)節(jié)pH值至9。然后注入硒氫化鈉至濃度為0.2毫摩爾/升，在25攝氏度下攪拌5分鐘，得到CdSe前體溶液。將此溶液置于密閉的聚四氟乙烯罐中，在可控溫的微波反應(yīng)器中按下列條件進(jìn)行加熱，得到CdSe熒光量子點。
微波加熱條件為微波振蕩頻率2450MHZ微波功率600W，加熱時間0.5小時加熱溫度180攝氏度。
權(quán)利要求
1.一種高質(zhì)量硒化鎘量子點的控溫微波水相合成方法，其特征在于包括如下步驟
1)硒氫化鈉或硒氫化鉀的制備將摩爾比為1∶4至4∶1的硼氫化鈉或硼氫化鉀和硒粉置于水中，在0-50攝氏度的溫度下反應(yīng)生成硒氫化鈉或硒氫化鉀；
2)硒化鎘量子點的水相合成以水為溶劑，將濃度為0.00001～0.1摩爾/升的鎘鹽或鎘的氧化物、氫氧化物與水溶性巰基化合物混合，調(diào)節(jié)溶液的pH值至7～12，鎘鹽或鎘的氧化物、氫氧化物與水溶性巰基化合物的摩爾比為1∶5至5∶1，然后注入硒氫化鈉或硒氫化鉀，鎘鹽或鎘的氧化物、氫氧化物與硒氫化鈉或硒氫化鉀的摩爾比為10∶1至1∶4，在0～100攝氏度的溫度下攪拌1～10分鐘，得到硒化鎘前體溶液，將此溶液置于密閉的聚四氟乙烯罐中，在可控溫的微波反應(yīng)器中反應(yīng)，生成硒化鎘熒光量子點，微波加熱條件為微波振蕩頻率300MHZ～3000MHZ，微波功率50W～1000W，加熱時間1分鐘～10小時，加熱溫度50～250攝氏度。
2.如權(quán)利要求1的高質(zhì)量硒化鎘量子點的控溫微波水相合成方法，其特征在于所述的鎘鹽或鎘的氧化物、氫氧化物包括硝酸鎘、氧化鎘、高氯酸鎘、氯酸鎘、醋酸鎘、硫酸鎘、碘酸鎘、氫氧化鎘、氯化鎘、碘化鎘、溴化鎘、碳酸鎘，所述水溶性的巰基化合物包括巰基乙酸、巰基丙酸、巰基丁酸、巰基乙酸鹽、巰基丙酸鹽、巰基丁酸鹽、半胱氨酸、胱氨酸、硫代甘油、巰基乙醇、巰基丙醇、2，3-二巰基-1-丙醇、二-巰基丙酸。
全文摘要
一種高質(zhì)量硒化鎘量子點的控溫微波水相合成方法，以水為溶劑，將鎘鹽或鎘的氧化物與水溶性巰基化合物混合，注入采用硼氫化鈉或硼氫化鉀與硒粉反應(yīng)生成的硒氫化鈉或硒氫化鉀，得到硒化鎘前體溶液，然后將此溶液置于密閉的聚四氟乙烯罐中，在可控溫的微波反應(yīng)器中反應(yīng)，迅速合成硒化鎘熒光量子點。本發(fā)明方法操作簡單，條件溫和，成本低，合成產(chǎn)物硒化鎘具有水溶性和穩(wěn)定性好，熒光量子產(chǎn)率高，發(fā)射光譜可調(diào)，易與生物大分子連接等特點。
文檔編號C09K11/54GK1569619SQ20041001802
公開日2005年1月26日 申請日期2004年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月29日
發(fā)明者任吉存, 錢惠鋒, 李良 申請人:上海交通大學(xué)