[發(fā)明專利]一種鉍量子點(diǎn)及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410709344.X
• 申請(qǐng)日: 2014-11-28
• 公開（公告）號(hào): CN104400002A
• 公開（公告）日: 2015-03-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 汪孫力;查娟;夏思苑;黎雨軒
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 孚派特環(huán)境科技（蘇州）有限公司
• 主分類號(hào): B22F9/24
• 分類號(hào): B22F9/24;B22F1/00;B82Y40/00;B82Y30/00;C09K11/74
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟;楊晞

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及納米材料合成領(lǐng)域，尤其涉及量子點(diǎn)制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鉍量子點(diǎn)及其制備方法。

背景技術(shù)

近年來(lái)，隨著人類社會(huì)的發(fā)展，重金屬污染問題愈加嚴(yán)重，對(duì)人類健康產(chǎn)生了巨大的威脅。因此，在環(huán)境保護(hù)和食品安全監(jiān)控等方面建立快速且準(zhǔn)確的方法顯得尤為重要。溶出伏安分析是一種常見的電化學(xué)分析方法，近年來(lái)被廣泛應(yīng)用于小分子的痕量檢測(cè)。該分析技術(shù)的關(guān)鍵是修飾電極的制備，傳統(tǒng)的電極材料為汞膜，其毒性和揮發(fā)性都是致命的缺陷。而在2000年，Joseph?Wang團(tuán)隊(duì)發(fā)表《Bismuth-Coated?Carbon?Electrodes?for?Anodic?Stripping?Voltammetry》論文，自此開始，鉍電極變成了傳統(tǒng)汞膜檢測(cè)痕量重金屬離子的代替品。鉍電極無(wú)毒，無(wú)揮發(fā)性，對(duì)操作人員的健康不會(huì)造成威脅。

常規(guī)的鉍電極，需要先在含鉍離子的溶液中沉積一次單質(zhì)鉍，這個(gè)方法制備的電極，存在易脫落，不均一等一系列問題。采用鉍納米材料修飾電極卻是解決均一性和穩(wěn)定性的好方法，且可以提高檢測(cè)精度。但令人遺憾的是，之前研究主要合成了一些微米級(jí)別的鉍納米結(jié)構(gòu)材料，作為修飾材料則會(huì)出現(xiàn)脫落、檢測(cè)精度低等現(xiàn)象。CN?104070178A公開了一種粒徑可控的單分散鉍納米粒子的合成方法，但其合成的粒徑普遍在10nm以上，其修飾的電極不適用液體中痕量重金屬離子的檢測(cè)；且制備過程復(fù)雜、還使用了對(duì)環(huán)境有污染的材料。

因此，從現(xiàn)有技術(shù)來(lái)看，高品質(zhì)、粒徑分布均一、環(huán)保高效的鉍納米材料需要新的方法和技術(shù)研究。本領(lǐng)域亟待開發(fā)一種能夠用于痕量重金屬離子檢測(cè)的粒徑在10納米以下的鉍量子點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)工藝復(fù)雜、操作污染環(huán)境、產(chǎn)出率低且普遍生成的鉍量子點(diǎn)在10nm以上而不適用于痕量重金屬檢測(cè)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種高質(zhì)量、環(huán)保無(wú)污染、生產(chǎn)成本低、工藝簡(jiǎn)單且粒徑小于10nm的鉍量子點(diǎn)，及其制備方法。

一方面，本發(fā)明涉及一種鉍量子點(diǎn)的制備方法，所述方法包括如下步驟：

(1)在含有可溶性糖，和氨基酸、肽或蛋白質(zhì)的溶液中加入硝酸鉍，混合均勻后得反應(yīng)液；

(2)向反應(yīng)液中快速加入硼氫化鈉溶液；

(3)將反應(yīng)液升溫至130℃～180℃進(jìn)行反應(yīng)，例如可以是130℃、140℃、150℃、160℃、170℃、180℃；反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫，經(jīng)過濾，透析后，干燥，得到鉍量子點(diǎn)。

本發(fā)明以可溶性糖和氨基酸、肽或蛋白質(zhì)作為調(diào)控劑，能夠?qū)崿F(xiàn)可控制備不同長(zhǎng)度粒徑鉍量子點(diǎn)的目的。本發(fā)明利用糖類和氨基酸、肽或蛋白質(zhì)中存在的羥基、氨基等官能團(tuán)與鉍離子絡(luò)合，根據(jù)形成化學(xué)鍵的不同，實(shí)現(xiàn)不同的絡(luò)合程度，從而達(dá)到控制鉍量子點(diǎn)粒徑尺寸的目的。

在本發(fā)明提供的鉍量子點(diǎn)制備過程中，步驟(2)所述反應(yīng)液升溫過程是關(guān)鍵因素，控制其在130～180℃之間，有利于有效控制鉍量子點(diǎn)的粒徑和生產(chǎn)效率。如果其反應(yīng)液升溫至大于180℃，致使反應(yīng)速度過快，會(huì)使量子點(diǎn)粒徑過大，不適于痕量金屬離子的檢測(cè)；若溫度小于130℃，致使反應(yīng)速度過慢，會(huì)使量子點(diǎn)的生產(chǎn)效率過低。

本發(fā)明提供的鉍量子點(diǎn)的制備方法中，對(duì)于硝酸鉍的加入量的選擇，本發(fā)明不做具體限定。依賴于本發(fā)明所提供的鉍量子點(diǎn)的制備方法，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以依據(jù)實(shí)際情況對(duì)硝酸鉍的加入量進(jìn)行選擇，從而制備出不同粒徑的鉍量子點(diǎn)，用于不同重金屬離子的痕量檢測(cè)。

典型但非限制性地，反應(yīng)液中硝酸鉍的濃度為0.001g/mL～15g/mL，例如可以是0.001g/mL、0.005g/mL、0.01g/mL、0.05g/mL、0.1g/mL、0.15g/mL、0.25g/mL、0.5g/mL、1g/mL、2g/mL、5g/mL、7g/mL、10g/mL、13g/mL、15g/mL。

優(yōu)選地，所述氨基酸、肽或蛋白質(zhì)可溶于水；即任何可溶于水的氨基酸，可溶于水的肽，或可溶于水的蛋白質(zhì)均能夠用于本發(fā)明，具體選擇何種氨基酸、肽或蛋白質(zhì)本發(fā)明不做具體限定，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)所掌握的專業(yè)知識(shí)進(jìn)行選擇。

優(yōu)選地，所述氨基酸為甘氨酸、丙氨酸、苯丙氨酸或牛磺酸中的任意1種或至少2種的組合，例如甘氨酸和丙氨酸、丙氨酸和苯丙氨酸、甘氨酸和苯丙氨酸和牛磺酸的組合；其中，優(yōu)選為甘氨酸。

優(yōu)選地，所述肽為谷胱甘肽和/或雙甘肽。

優(yōu)選地，所述蛋白質(zhì)為牛血清白蛋白。