[發明專利]一種水溶性硒化鋅量子點的制備方法

有效

• 申請號: 201210581125.9
• 申請日: 2012-12-28
• 公開（公告）號: CN103011094A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 鄒桂征;劉淑風
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: C01B19/04
• 分類號: C01B19/04;C09K11/88
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 王緒銀

技術領域

本發明屬于納米技術領域，具體涉及一種水溶性ZnSe量子點的制備方法。

背景技術

量子點（Quantum?dot，簡稱QD），又稱為半導體納米晶粒，具有獨特的光學性能，在生物標記和生物傳感領域已經得到廣泛應用。目前研究的較多的是含Cd的量子點，Cd元素使得此類量子點具有潛在的生物毒性。作為一類重要的寬帶隙半導體發光材料，ZnSe量子點具有較低的細胞毒性，在新型藍光材料研發和生命分析科學領域具有廣泛的應用前景。

目前，水相中制備水溶性ZnSe量子點的方法主要采用制備Na₂SeSO₃或NaHSe作為硒源的方法實現，反應條件苛刻，且需要多步進行。Fang?Zheng等人采用以NaBH₄還原Se粉生成的劇毒NaHSe作為硒源制備了水溶性ZnSe量子點（Colloids?and?SurfacesA:Physicochem.Eng.Aspects2011,375,109-116），該方法需要嚴格的無氧環境，產物熒光強度比較低。王璐采用單獨合成不穩定的Na₂SeSO₃作為硒源的方法，在水相中制備了水溶性ZnSe量子點（水相制備硒化鋅半導體量子點的熒光性能，《硅酸鹽學報》，2005年33卷第10期，1224-1230頁），產物熒光效率較低。以上方法均需單獨制備硒源，制備過程復雜，不適合批量制備。最近，Qian?Huifeng等人采用微波輔助加熱法合成了ZnSe量子點（The?Journal?of?Physical?Chemistry?B2006,110,9034-9040），該法需要超聲輔助設備，加大了生產成本的投入。

因此，一步制備具有良好熒光性能的低毒性水溶性ZnSe量子點，降低制備成本，具有重要的學術價值和應用前景。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供了一種一鍋法制備水溶性ZnSe量子點的方法。本方法以巰基丙酸為穩定劑，利用水合肼將SeO₃^2-在線還原為Se^2-，與Zn²⁺反應生成水溶性ZnSe量子點。該方法裝置簡單，條件溫和，操作安全，所用原料均具有良好的水溶性且廉價易得，所合成的水溶性ZnSe量子點具有良好的藍光性能。

本發明選用醋酸鋅為鋅源，五水亞硒酸鈉為硒源，巰基丙酸為穩定劑，水合肼作為還原劑；利用水合肼將SeO₃^2-在線緩慢還原為Se^2-的方法，在水溶液中一鍋法制備水溶性的ZnSe量子點。

一種水溶性ZnSe量子點的制備方法，包括以下步驟：

（1）室溫下，向濃度為2.0-10.0毫摩爾/升的醋酸鋅溶液中加入巰基丙酸，醋酸鋅與巰基丙酸的摩爾比為1:（1.5-6），加入過程在磁力攪拌條件下進行，巰基丙酸加入結束后，將溶液酸度調至pH=7-9，得到鋅的前體溶液；

（2）在磁力攪拌條件下，向步驟（1）所得鋅的前體溶液中加入五水亞硒酸鈉，醋酸鋅與亞硒酸鈉摩爾比為1:（0.05-0.20）；

（3）向步驟（2）所得溶液中加入水合肼，100°C條件下恒溫加熱回流15分鐘到8小時，得到熒光發射光譜可調的量子點溶液；醋酸鋅和水合肼摩爾比為1:（10-200）；

（4）提純量子點：將步驟（3）所制得的ZnSe量子點溶液與異丙醇以體積比1:1混合，以7500~8000轉/分鐘的轉速離心；去除上層清液后將所得沉淀溶解于水中，與異丙醇以體積比為1:10混合，以7500~8000轉/分鐘的轉速離心純化，重復以上離心純化操作2~3次，最后將沉淀溶解于水中，得水溶性ZnSe量子點。

本發明的創新點在于利用水合肼在線還原亞硒酸鈉的方法，在水相中一步合成具有藍光輻射的ZnSe量子點，通過控制回流時間，可以得到熒光峰位置相近，但輻射強度可調的水溶性ZnSe量子點。

優選的，上述步驟（1）中醋酸鋅與巰基丙酸摩爾比為1:（2.5-6），進一步優選1:2.5。調節溶液pH為8。

上述步驟（2）中醋酸鋅與亞硒酸鈉的摩爾比為1:（0.10-0.20），進一步優選1:0.10。

上述步驟（3）中醋酸鋅和水合肼的摩爾比為1:（50-200），進一步優選1:100。

上述步驟（3）中恒溫加熱回流的時間為1小時到8小時。

本發明制備的ZnSe量子點的熒光光譜圖由WGY-10型熒光分光光度計采集獲得，紫外-可見光吸收光譜由TU-1901系列紫外可見分光光度計采集獲得。