[發明專利]一種多層包裹的量子點核殼復合粒子及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201610837921.2
• 申請日: 2016-09-21
• 公開（公告）號: CN107298974B
• 公開（公告）日: 2019-10-22
• 發明（設計）人: 蔡雯君;才濱;張哲娟;孫卓
• 申請（專利權）人: 華東師范大學
• 主分類號: C09K11/02
• 分類號: C09K11/02;C09K11/58;C09K11/54;H01L33/50
• 代理公司: 上海麥其知識產權代理事務所(普通合伙) 31257
• 代理人: 董紅曼

本發明公開了一種多層包裹的量子點核殼復合粒子及其制備方法，在量子點表面包裹一層透明無機絕緣層，得到無機絕緣層包裹的量子點；在無機絕緣層的上聯接還原性基團，然后再進行表面修飾，得到表面活化的無機絕緣層包裹的量子點；在表面活化的無機絕緣層包裹的量子點表面包裹貴金屬納米顆粒層，得到所述多層包裹的量子點核殼復合粒子。所述多層包裹的量子點核殼復合粒子具有穩定性好、生物毒性低、熒光強度強、量子效率高等特點。本發明反應在溶液中進行，全程不需高溫高壓，操作簡單，產量較大，可以一次性制備大量多層包裹的量子點核殼復合粒子，并且可以通過控制反應條件和反應參數得到不同厚度的包裹層，具有良好的應用前景。

技術領域

本發明涉及一種高效率多層包裹制備核殼復合粒子的方法，具體涉及一種量子點表面包裹無機透明絕緣層和貴金屬納米顆粒層的方法。

背景技術

量子點又可稱為半導體納米晶體，與傳統的有機熒光染料相比,，具有優良的光譜性能,，如寬的激發光譜，窄且對稱的發射光譜，發光效率高，發射波長可控等。在生物醫學，食品安全檢測，細胞生物學、分子生物學等研究領域顯示了極其廣闊的應用前景。其中，發光效率最高，應用最為廣泛的是鎘系量子點，如硫化鎘，硒化鎘等。但由于鎘具有生物毒性，對環境易造成污染，因此限制了鎘系量子點的使用。

經研究，在鎘系量子點的表面包覆一層非鎘系材料，可解決其生物毒性和環境污染問題。發明專利CN 101717644A公開了一種二氧化硅包覆量子點的制備方法，得到粒徑均勻的SiO2包覆的CdSe/CdS核-殼結構的量子點。發明專利CN 101215467A公開了一種硅烷包裹II-VI族半導體量子點的方法，得到硅烷包裹的II-IV族半導體量子點。，并通過控制量子點硅烷層的厚度來增加量子點在緩沖液中的穩定性，很好的保持其熒光特性,，減少量子點的光漂白及其光猝滅效應。發明專利CN 102925159A公開了一種人血清白蛋白(HSA)包裹硒化鎘量子點的方法，得到了用人血清白蛋白做分散劑，包裹在粒子表面的硒化鎘量子點。以上方法均可以解決鎘系材料的生物毒性和環境污染問題，并且由于包裹的作用，量子點的穩定性普遍提高，壽命有所增加。但是，通過現有技術進行包裹后量子點的量子效率和發光特性卻受到包裹層減弱、吸收或偏移等影響，從而阻礙了其進一步的應用研究。

發明內容

本發明克服現有技術中鎘系量子點的環境友好性與量子效率和發光特性不可兼得的技術問題，提供了一種制備多層包裹鎘系量子點核殼復合粒子的方法，在量子點表面形成不同材料和光學特性的復合包裹層。即在鎘系量子點外包裹透明無機絕緣層，然后在透明無機絕緣層外包裹貴金屬納米顆粒層。所述多層包裹鎘系量子點核殼復合粒子既可以通過透明無機絕緣層提高量子點的光化學穩定性和熱穩定性，降低污染，降低其生物毒性；又可以通過貴金屬納米顆粒層中的貴金屬納米顆粒表面局域等離子體共振效應增強量子點的發光亮度和量子效率。所制備的核殼復合粒子具有穩定性好，生物毒性低，熒光強度強，量子效率高等特點。

其中，所述透明無機絕緣層，選自二氧化硅(SiO2)或聚苯乙烯(PS)層中的任意一種。

其中，所述貴金屬納米顆粒層，包括納米金或銀顆粒層(Au或Ag)。

本發明采用的技術方案是采用了金屬納米顆粒和透明無機絕緣層復合的多層包裹方式，且金屬納米顆粒層不能與量子點接觸。本發明中所提及的量子點可以是單組分的，也可以是利用現有技術可先在鎘系(鎘化物)量子點表面制備一層非鎘系半導體發光層，包括采用ZnS、ZnO、CQDs,SiC等包裹所制成的含鎘化物的核殼量子點。

本發明核殼復合粒子的制備方法，包括以下步驟：

步驟(一)：在量子點表面包裹一層透明無機絕緣包裹層，得到無機絕緣層包裹的量子點。

不同無機絕緣包裹層的包裹方法不同，部分包裹層的方法如下：