[發明專利]一種碲化鎘量子點-蠶絲蛋白與水滑石復合發光薄膜及其制備方法

有效

• 申請號: 201710234622.4
• 申請日: 2017-04-11
• 公開（公告）號: CN107057703B
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發明（設計）人: 陸軍;李玲
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: C09K11/88
• 分類號: C09K11/88
• 代理公司: 北京太兆天元知識產權代理有限責任公司 11108
• 代理人: 張洪年

本發明公開了屬于生物/無機復合發光材料領域的一種蠶絲蛋白和碲化鎘量子點共組裝到水滑石上制備的復合發光薄膜及其制備方法。本發明是先將碲化鎘量子點溶液和制備的蠶絲蛋白水溶液混合，然后使用層層組裝的方法將此混合溶液和在有機溶劑中剝離的水滑石納米片進行交替組裝制備出不同層數的結構有序的復合發光薄膜。本方法利用量子點的羧基基團修飾和蠶絲蛋白的氨基基團之間構成的氫鍵相互作用，再借助水滑石層板的剛性結構和二維限域效應，成功實現了碲化鎘量子點和蠶絲蛋白生物分子的固定化以及有序排列，提高了碲化鎘量子點的發光穩定性，降低了碲化鎘量子點因分子聚集導致的熒光淬滅。

技術領域

本發明屬于生物/無機復合材料制備技術領域，特別是提供了一種碲化鎘量子點-蠶絲蛋白與水滑石復合發光薄膜及其制備方法。

背景技術

蠶絲蛋白是蠶絲的主體,約占蠶絲質量的70％～80％,是一種無生理活性的天然生物大分子,由乙氨酸、丙氨酸、絲氨酸、酪氨酸等18種氨基酸以多縮氨鍵連接而成,通常認為其分子量約為3.7*10⁵。。蠶絲蛋白的二級結構可以轉變，在多種改變絲蛋白構象的方法中,用醇處理是最直接、簡便、有效的方法,已經得到了深入的研究和廣泛的應用。蠶絲蛋白質與其他天然高分子相比有明顯的優越性,研究表明它具有良好的生物相容性、無毒、無污染、無刺激性、可生物降解。蠶絲蛋白已在許多領域得到了廣泛而深入的研究和應用。比如：生物傳感器、生物醫學材料、共混薄膜材料等領域。

量子點(quantum dots，QDs)，是一種新型的半導體納米材料。由于它們優異的光學性能，作為熒光標記物，已經在許多領域被廣泛應用。由于量子點的量子限域效應，光學性能包括：隨著粒子尺寸大小而改變的發光顏色、高量子產率、寬的激發波長范圍、窄的熒光發射峰。CdTe QDs的尺寸大小范圍為2.5-4.0nm，發射波長為520-650nm。水相合成的量子點具有合成操作簡單、成本低、毒性小等有機合成方法無法比擬的優勢。但是量子點具有分子本身容易發生聚集導致熒光淬滅的缺點，這是目前需要解決的一大問題。

層狀復合金屬氫氧化物(Layered Double Hydroxides，簡稱LDHs)，是一種陰離子型層狀化合物，其化學組成式為[M²⁺_1-xM³⁺_x(OH)₂]A^n-_x/n·mH₂O，其中，M²⁺、M³⁺是金屬陽離子，A^n-是層間陰離子，x為M³⁺離子的摩爾分數，m為結晶水的數量。由于其組成和結構的可調控性，使其在催化、吸附、生物、塑料助劑等領域獲得了廣泛應用。LDHs是一種層狀材料，具有層板金屬元素可調、層間離子可交換等多種優點，在有機溶劑中可剝離成高度分散的單層納米片，該剝層的納米片可通過氫鍵、靜電、親疏水等相互作用與多種不同功能特性的陰離子或者中性分子進行層層組裝制備薄膜材料。

本領域尚未有把蠶絲蛋白和量子點共組裝到水滑石上形成發光薄膜的研究報道。

發明內容

本發明的目的在于提供一種碲化鎘量子點-蠶絲蛋白與水滑石復合發光薄膜及其制備方法。本發明利用尿素法和離子交換法制備了鎂鋁硝酸根水滑石，再利用甲酰胺作為溶劑，機械攪拌的條件下剝層得到水滑石納米片。制備的無規卷曲的蠶絲蛋白溶液通過乙醇的處理可以變成β折疊的二級結構。本發明中用到三種物質進行組裝制備復合薄膜，利用水滑石和蠶絲蛋白-量子點的混合溶液進行交替層層組裝，成功實現了熒光分子和生物分子的固載化，并且利用量子點和蠶絲蛋白之間的氫鍵相互作用使得碲化鎘量子點可以在薄膜中得到很好的排列和分散，用很簡便的方法在很大程度上提高了量子點的發光效率，有效避免了其由于分子聚集導致的熒光淬滅。

一種碲化鎘量子點-蠶絲蛋白與水滑石復合發光薄膜，由鎂鋁硝酸根水滑石納米片、蠶絲蛋白分子和碲化鎘量子點交替層層組裝到經PDDA和PSS預組裝的石英片而成。