專利名稱：微波輔助快速合成硒化鋅熒光量子點的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種微波輔助快速合成硒化鋅(ZnSe)熒光量子點的方法，是以鋅鹽(或其氧化物，氫氧化物)和硒氫化鈉(或硒氫化鉀，硒粉)為原料，利用可控溫的微波輔助，快速制備ZnSe熒光量子點的技術(shù)，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)：
量子點(quantum dots)又稱半導(dǎo)體納米晶體，是一種有II族-VI族或III族-V族元素組成的納米顆粒，ZnSe屬于其中的一種。這種材料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，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。將熒光量子點與生物大分子相連，構(gòu)成生物熒光探針，在免疫分析，基因分析，活體熒光成像，臨床診斷，藥物篩選等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。量子點的發(fā)光特性很大程度上取決于納米晶體的種類，尺寸，外層包覆等，這些性質(zhì)都能通過合成條件來調(diào)控。比如，CdSe，InP，CdTe發(fā)光范圍在可見光區(qū)，以及PbSe，HgTe和InAs發(fā)光范圍在近紅外和紅外區(qū)。然而，在紫外-藍光光區(qū)(低于500nm)高發(fā)射性能的量子點的報道比較少見，主要有CdS，ZnSe，CdSe。含Cd的量子點由于其毒性而在使用時受到很多限制。ZnSe由于其環(huán)境相融性，越來越受到人們的關(guān)注。ZnSe可以在有機相中合成，也可以在水相中合成。但是目前，唯一成功合成高發(fā)光性能的ZnSe量子點是通過三辛基氧膦-十六烷基胺，混合有機體系合成。(Hines，M.A.et al.J.Phys.Chem.B 1998，102，3655.)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。直接在水相中合成的ZnSe量子點合成速度慢，熒光弱，量子產(chǎn)率小于1％，還必須通過光刻蝕的后處理方法來提高量子產(chǎn)率。(Shavel，A.et al.J.Phys.Chem.B 2004，108，5905.)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對目前合成ZnSe量子點方法的缺陷，提出一種ZnSe量子點的微波輔助合成方法，具有合成速度快、合成條件溫和、量子產(chǎn)率高的優(yōu)點。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明以水為溶劑，將鋅鹽或鋅的氧化物、氫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鋅粉反應(yīng)生成的硒氫化鈉或硒氫化鉀，得到硒化鋅ZnSe前體溶液，然后將此溶液置于密閉的聚四氟乙烯罐中，在可控溫和可控壓的微波反應(yīng)器中反應(yīng)，迅速合成ZnSe熒光量子點，其量子產(chǎn)率可達15％。
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)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、微波合成ZnSe量子點以水為溶劑，將濃度為0.00001～0.1摩爾/升的鋅鹽或鋅的氧化物、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5-12，鋅鹽或鋅的氧化物、氫氧化物與水溶性巰基化合物的摩爾比為1∶10至2∶1，然后注入硒氫化鈉(NaHSe)或硒氫化鉀(KHSe)，鋅鹽或鋅的氧化物、氫氧化物與NaHSe(或KHSe)的摩爾比為10∶1至1∶4，在0-100攝氏度的溫度下氮氣保護下攪拌1-10分鐘，得到ZnSe前體溶液。將此溶液置于密閉的聚四氟乙烯罐中，在可控溫和可控壓的微波反應(yīng)器中反應(yīng)，生成ZnSe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～2小時，加熱溫度50～250攝氏度。
本發(fā)明所述的鋅鹽或鋅的氧化物、氫氧化物包括硝酸鋅、氧化鋅、高氯酸鋅、氯酸鋅、醋酸鋅、硫酸鋅、碘酸鋅、氫氧化鋅、氯化鋅、碘化鋅、溴化鋅、碳酸鋅，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，合成速度快，合成產(chǎn)物ZnSe量子點具有水溶性好，穩(wěn)定性好，熒光量子產(chǎn)率高等特點。
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)方案作進一步描述。
實施例1(1).硒氫化鈉制備將0.8克硼氫化鈉(NaBH4)固體和1.32克硒粉(Se)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)8個小時后，反應(yīng)生成硒氫化鈉，將溶液取出，備用。
(2).微波合成ZnSe量子點以水為溶劑，將20毫摩爾/升氯化鋅(ZnCl2)和20毫摩爾/升巰基丙酸(MPA)等體積比混合，調(diào)節(jié)pH值至11。然后注入NaHSe溶液至濃度為3毫摩爾/升，在25攝氏度下攪拌5分鐘，得到ZnSe前體溶液。將此溶液置于密閉的聚四氟乙烯罐中，在可控溫和可控壓的微波反應(yīng)器中按下列條件進行加熱，得到熒光量子點。
微波加熱條件為微波振蕩頻率2450MHZ微波功率400W，加熱時間2小時加熱溫度70攝氏度。
實施例21).硒氫化鉀制備將0.8克硼氫化鉀(KBH4)固體和1.32克硒粉(Se)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)8個小時后，反應(yīng)生成硒氫化鉀(KHSe)，將溶液取出，備用。
(2).微波合成ZnSe量子點以水為溶劑，將10毫摩爾/升ZnCl2和40毫摩爾/升巰基丙酸等體積比混合，調(diào)節(jié)pH值至8。然后注入硒氫化鉀溶液至濃度為2毫摩爾/升，在25攝氏度下攪拌5分鐘，得到ZnSe前體溶液。將此溶液置于密閉的聚四氟乙烯罐中，在可控溫和可控壓的微波反應(yīng)器中按下列條件進行加熱，得到熒光量子點。
微波加熱條件為微波振蕩頻率2450MHZ微波功率200W，加熱時間30分鐘加熱溫度150攝氏度。
實施例3(1).硒氫化鈉制備與實例1相同.
(2).微波合成ZnSe量子點以水為溶劑，將1.2毫摩爾/升ZnCl2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ZnSe前體溶液。將此溶液置于密閉的聚四氟乙烯罐中，在可控溫和可控壓的微波反應(yīng)器中按下列條件進行加熱，得到熒光量子點。
微波加熱條件為微波振蕩頻率2450MHZ微波功率600W，加熱時間1小時加熱溫度180攝氏度。
權(quán)利要求
1.一種微波輔助快速合成硒化鋅熒光量子點的方法，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)微波合成硒化鋅量子點以水為溶劑，將濃度為0.00001～0.1摩爾/升的鋅鹽或鋅的氧化物、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5-12，鋅鹽或鋅的氧化物、氫氧化物與水溶性巰基化合物的摩爾比為1∶10至2∶1，然后注入，鋅鹽或鋅的氧化物、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攝氏度的溫度下氮氣保護下攪拌1-10分鐘，得到硒化鋅前體溶液；將此溶液置于密閉的聚四氟乙烯罐中，在可控溫和可控壓的微波反應(yīng)器中反應(yīng)，生成硒化鋅熒光量子點；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～2小時，加熱溫度50～250攝氏度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的微波輔助快速合成硒化鋅熒光量子點的方法，其特征在于所述鋅鹽或鋅的氧化物、氫氧化物包括硝酸鋅、氧化鋅、高氯酸鋅、氯酸鋅、醋酸鋅、硫酸鋅、碘酸鋅、氫氧化鋅、氯化鋅、碘化鋅、溴化鋅、碳酸鋅；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
一種微波輔助快速合成硒化鋅熒光量子點的方法，以水為溶劑，將鋅鹽或鋅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鋅粉反應(yīng)生成的硒氫化鈉或硒氫化鉀，得到硒化鋅ZnSe前體溶液，然后將此溶液置于密閉的聚四氟乙烯罐中，在可控溫和可控壓的微波反應(yīng)器中反應(yīng)，迅速合成ZnSe熒光量子點。本發(fā)明的方法操作簡單，條件溫和，成本低，合成速度快，合成產(chǎn)物ZnSe量子點具有水溶性好，穩(wěn)定性好，熒光量子產(chǎn)率高的特點。
文檔編號C09K11/54GK1687303SQ200510024938
公開日2005年10月26日 申請日期2005年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月7日
發(fā)明者任吉存, 錢惠鋒 申請人:上海交通大學(xué)