具有高熒光產(chǎn)率的ZnTe量子點(diǎn)的水相制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種在弱酸性條件下具有高熒光產(chǎn)率的ZnTe量子點(diǎn)的水相制備方法，屬于復(fù)合納米微晶材料技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]ZnTe是一種直接帶隙II _VI族化合物半導(dǎo)體，為閃鋅礦結(jié)構(gòu)，其帶隙寬度為2.26ev(300K)，波爾激子半徑為7nm，具有吸收系數(shù)高，禁帶寬度與太陽(yáng)光譜相匹配等優(yōu)點(diǎn)。并且，與鎘系量子點(diǎn)材料相比，ZnTe量子毒性低，更符合綠色環(huán)保的要求，在光電器件，生物探測(cè)，熒光標(biāo)記和成像等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。
[0003]目前關(guān)于ZnTe量子點(diǎn)在水相和有機(jī)相合成的報(bào)道非常少。2007年，SangHyunLee, Yun Ju Kim等采用有機(jī)相制備出ZnTe納米晶體,制備的量子點(diǎn)尺寸較大,不均勻。2008年，Jun Zhang, Kai Sun等在有機(jī)相制備出ZnTe量子點(diǎn)，制備出的量子點(diǎn)比較均勻，但所制備的ZnTe量子點(diǎn)并沒有表現(xiàn)出熒光特性。2010年，Shuhong Xu, Chunlei Wang等采用水相法制備出ZnTe量子點(diǎn)，制備出的量子點(diǎn)穩(wěn)定性不好，質(zhì)量不高，同樣也沒有表現(xiàn)出熒光特性。而與傳統(tǒng)的有機(jī)相相比，水相工藝操作具有低成本、易控制的特點(diǎn)，因此，采用水相法制備高熒光產(chǎn)率的ZnTe量子點(diǎn)更符合現(xiàn)代應(yīng)用發(fā)展的需求。
[0004]本發(fā)明專利采用水相法在弱酸性條件下成功合成高熒光產(chǎn)率的ZnTe量子點(diǎn)，在紫外燈照射下ZnTe量子點(diǎn)發(fā)出明顯的熒光，并且隨著反應(yīng)時(shí)間的增加，ZnTe量子點(diǎn)光譜有明顯的移動(dòng)。這是首次得到ZnTe量子點(diǎn)的熒光圖譜，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)外在此領(lǐng)域的空白。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種在弱酸性條件下水相制備熒光強(qiáng)度高、發(fā)光穩(wěn)定的ZnTe量子點(diǎn)的方法，其制備過程和步驟如下:
a.在10ml梨形瓶中持續(xù)通入氮?dú)猓s30min之后，依次往其中加入2.4mmolNaBH4、0.Smmol碲粉(Te)和4ml去離子水；然后將梨形瓶置于常溫(20°C )，反應(yīng)約2h黑色碲粉全部消失，生成淡紫色的澄清溶液I，即NaHTe溶液；
b.250ml三口燒瓶中，依次加入1.6mmol乙酸鋅、10ml去離子水、200 μ L 3-巰基丙酸和300 μ L巰基乙酸，通入氮?dú)馊コ芤褐械难鯕?，然后用IM NaOH調(diào)節(jié)PH至6，將三頸燒瓶置于常溫(20°C)油浴中磁力攪拌30min，得到無色透明澄清溶液II，即Zn (Ac)2-合溶液；
C.用注射器將溶液I迅速注入到溶液II中，并繼續(xù)通以氮?dú)猓诔?20°C)下磁力攪拌2h，之后將溫度加熱到90°C，反應(yīng)5h后得到無色透明澄清的ZnTe量子點(diǎn)溶液。
[0006]本發(fā)明制備的ZnTe量子點(diǎn)具有團(tuán)聚少、熒光強(qiáng)度高、生物兼容性等特點(diǎn)，使其在生物熒光標(biāo)記和光電材料等領(lǐng)域顯示出很大的應(yīng)用前景。
[0007]本發(fā)明的突出特點(diǎn)為:⑴首次在弱酸性條件下采用水相法制備出ZnTe量子點(diǎn)，熒光強(qiáng)度高，在紫外燈下發(fā)光明顯；(2)所制備的ZnTe量子點(diǎn)，光譜有明顯移動(dòng)。(3)在相對(duì)較低的溫度下采用水相合成法制備(90°C )，實(shí)驗(yàn)操作簡(jiǎn)單，過程容易控制，且制備的量子點(diǎn)無需二次轉(zhuǎn)換，可直接應(yīng)用于生物標(biāo)記。
【附圖說明】
[0008]圖1為本發(fā)明實(shí)施制得樣品的X射線衍射(XRD)圖；
圖2為本發(fā)明實(shí)施制得樣品的高倍透視電子顯微鏡(HRTEM)照片；
圖3為本發(fā)明實(shí)施制得樣品的紫外可見吸收(uv-vis)光譜；
圖4為本發(fā)明實(shí)施制得樣品的光致發(fā)光(PL)光譜；
圖5為本發(fā)明實(shí)施制得樣品紫外燈照射下的發(fā)光照片。
【具體實(shí)施方式】
[0009]現(xiàn)將本發(fā)明的具體實(shí)施例敘述于后。
實(shí)施例
[0010]本實(shí)施例的制備過程和步驟如下:
a.在10ml梨形瓶中持續(xù)通入氮?dú)?，約30min之后，依次往其中加入2.4mmolNaBH4、0.Smmol碲粉(Te)和4ml去離子水；然后將梨形瓶置于常溫(20°C )，反應(yīng)約2h黑色碲粉全部消失，生成淡紫色的澄清溶液I，即NaHTe溶液；
b.250ml三口燒瓶中，依次加入1.6mmol乙酸鋅、10ml去離子水、200 μ L 3-巰基丙酸和300 μ L巰基乙酸，通入氮?dú)馊コ芤褐械难鯕?，然后用IM NaOH調(diào)節(jié)PH至6，將三頸燒瓶置于常溫(20°C)油浴中磁力攪拌30min，得到無色透明澄清溶液II，即Zn (Ac)2-合溶液；
C.用注射器將溶液I迅速注入到溶液II中，并繼續(xù)通以氮?dú)猓诔?20°C)下磁力攪拌2h，之后將溫度加熱到90°C，反應(yīng)5h后得到無色透明澄清的ZnTe量子點(diǎn)溶液。
[0011]本發(fā)明利用X射線衍射儀、紫外吸收分光光度儀和熒光發(fā)射分度計(jì)對(duì)實(shí)驗(yàn)樣品進(jìn)行結(jié)構(gòu)和熒光性能分析，并通過高分辨率透射電子顯微鏡觀察其納米微晶的超微結(jié)構(gòu)，其測(cè)試結(jié)果表明:如圖1所示，ZnTe量子點(diǎn)的XRD圖譜。通過與標(biāo)準(zhǔn)PDF卡對(duì)比可知，合成的ZnTe量子點(diǎn)為六角晶相，衍射峰有一定的寬化，說明得到的ZnTe量子點(diǎn)尺寸比較小。27.2°、31.9°和45.9°處衍射峰分別對(duì)應(yīng)ZnTe的(101) (102) (111)晶面。圖中的29°所對(duì)應(yīng)的衍射峰是襯底峰。圖2為ZnTe量子點(diǎn)反應(yīng)5h取得樣品的高倍透射電子顯微鏡(HRTEM)照片。圖a可以看出ZnTe量子點(diǎn)分別均勻，分散性好，無團(tuán)聚現(xiàn)象。(b)圖可以看出ZnTe量子點(diǎn)直徑約5nm,通過測(cè)量晶面間距可以確定d=0.32nm,再由圖1中XRD譜比對(duì)標(biāo)準(zhǔn)pdf卡片可知其對(duì)應(yīng)ZnTe晶體的(101)晶面。圖3為不同反應(yīng)時(shí)間ZnTe量子點(diǎn)的紫外-可見吸收光譜，隨反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)，ZnTe量子點(diǎn)吸收邊發(fā)生紅移，由于量子限域效應(yīng)的存在量子點(diǎn)的吸收光譜不是單吸收峰，是由多個(gè)吸收峰位，所以不同大小的量子點(diǎn)能同時(shí)被同一單色光源激發(fā)，產(chǎn)生不同熒光激發(fā)峰，其特性優(yōu)于僅一種波長(zhǎng)只激發(fā)一種普通有機(jī)染料分子的生物標(biāo)記。圖4為不同反應(yīng)時(shí)間ZnTe量子點(diǎn)的熒光發(fā)射譜，隨著反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)，量子點(diǎn)不斷長(zhǎng)大，其突光發(fā)射峰發(fā)生紅移。在量子點(diǎn)不斷長(zhǎng)大的過程中，量子點(diǎn)的表面出現(xiàn)了很多缺陷，其熒光的發(fā)射也是由缺陷引起的。不同反應(yīng)時(shí)間(111、211、311、411、511、611、7h)對(duì)應(yīng)的衍射峰位分別為490nm、515nm、526nm、530nm、532nm、536nm、547nm,可以明顯的看出隨著反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)，量子點(diǎn)尺寸變大出現(xiàn)了明顯的紅移現(xiàn)象。圖5為不同反應(yīng)時(shí)間 ZnTe量子點(diǎn)在紫外燈照射下的發(fā)光照片，發(fā)光顏色由綠色向橙色逐漸紅移。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高熒光產(chǎn)率的ZnTe量子點(diǎn)的水相制備方法，其特征在于具有以下的制備過程和步驟: a.在10ml梨形瓶中持續(xù)通入氮?dú)猓s30min之后，依次往其中加入2.4mmolNaBH4、.0.8mmol碲粉(Te)和4ml去離子水；然后將梨形瓶置于常溫(20°C )，反應(yīng)約2h黑色碲粉全部消失，生成淡紫色的澄清溶液I，即NaHTe溶液； b.250ml三口燒瓶中，依次加入1.6mmol乙酸鋅、10ml去離子水、200 μ L 3-巰基丙酸和300 μ L巰基乙酸，通入氮?dú)馊コ芤褐械难鯕?，然后用IM NaOH調(diào)節(jié)PH至6，將三頸燒瓶置于常溫(20°C)油浴中磁力攪拌30min，得到無色透明澄清溶液II，即Zn (Ac)2-合溶液； C.用注射器將溶液I迅速注入到溶液II中，并繼續(xù)通以氮?dú)猓诔?20°C)下磁力攪拌2h，之后將溫度加熱到90°C，反應(yīng)5h后得到無色透明澄清的ZnTe量子點(diǎn)溶液。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種具有高熒光產(chǎn)率的ZnTe量子點(diǎn)的水相制備方法，屬?gòu)?fù)合納米微晶材料技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明產(chǎn)物為ZnTe量子點(diǎn)，其制備方法是：首先利用硼氫化鈉（NaBH4）和碲粉（Te）反應(yīng)制備碲氫化鈉（NaHTe），然后將碲氫化鈉注入到用氫氧化鈉調(diào)節(jié)好PH的乙酸鋅、3-巰基丙酸、巰基乙酸溶液中，兩者反應(yīng)生成ZnTe量子點(diǎn)溶液。本發(fā)明所得產(chǎn)物分散均勻、量子點(diǎn)熒光產(chǎn)率高、團(tuán)聚少，它可應(yīng)用于生物熒光標(biāo)記、藥物分離和一些光電器件領(lǐng)域。
【IPC分類】C09K11-88
【公開號(hào)】CN104610971
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510029123
【發(fā)明人】李冬梅, 程濤, 李 杰, 王剛, 陳陽(yáng)
【申請(qǐng)人】上海大學(xué)
【公開日】2015年5月13日
【申請(qǐng)日】2015年1月21日