CN101880055A - 利用寡聚dna生物模板控制合成海星状纳米硫化锌的方法 - Google Patents
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Abstract
一种利用碱基序列为GGGGG的寡聚DNA为生物模板，控制合成海星状纳米硫化锌的制备方法，属于纳米材料制备技术领域。工艺为：将一定量的寡聚DNA溶于水中，然后加入Zn(CH3COO)2·2H2O溶液，混合均匀，再置于低温摇床中孵化20h左右，加入C2H5NS溶液和适量NaOH溶液，再置于恒温金属浴中70℃下加热一段时间，即得海星状纳米硫化锌。本发明方法的优点在于：制备工艺简单，反应条件温和，且得到了分散度较好、尺寸一致、形貌均一的海星状纳米硫化锌。
Description
技术领域
本发明属于纳米材料制备技术领域，特别是提供了一种利用碱基序列为GGGGG的寡聚DNA为生物模板控制合成海星状纳米硫化锌的新方法。
背景技术
硫化锌是一种宽带隙半导体材料，具有一些优异的物理性能，在国防军工、电子工业、化学化工等诸多领域都有着极为重要的应用。近年来，随着纳米科技的日益发展，纳米颗粒所具有的量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应、宏观量子隧道效应等引起了人们的广泛关注。经研究发现，纳米硫化锌的光学性能、电学性能、红外性能和着色性能与普通硫化锌相比更加优异，在光致发光、电致发光、磷光体、红外窗口材料、光电催化、传感器等方面显示出巨大的应用潜力。
在实际应用中，材料的颗粒形态、粒度大小及分布对硫化锌发光材料的性能影响很大。目前，纳米硫化锌的制备方法大致可分为三种：固相法、液相法和气相法，其中固相法因为仪器设备复杂，成本较高，使用较少。气相法主要以化学气相沉积法为主，Baodan Liu等[Crystal Growth&Design，2009，9(6)，2790-2793]用化学气相沉积的方法，在Ar气保护下加热至1300℃并反应30min，最终得到了硫化锌微米带。此种方法的缺点是反应所需温度比较高，对设备要求比较严格，且需要惰性气体保护，成本较高。液相法主要包括水热合成法、微乳法、均匀沉淀法和溶胶-凝胶法等，其中采用水热合成法、微乳法和均匀沉淀法制得的纳米颗粒容易团聚，因此需在反应过程中加入一定量的有机溶剂或者表面活性剂，这会对环境造成一定污染。Yining Zhang等[J.Phys.Chem，1992，96(23)，9098-9100]利用溶胶-凝胶法，将Zn(CH3COO)2溶液浸入自制的涂层于石英玻璃基质上的膜中，脱水后于流动的H2S中反应，在膜的孔内形成纳米硫化锌颗粒。此种方法也存在一些缺点，如粒子易团聚，使用有毒的H2S气体，成本较高，反应处理周期长等。
发明内容
本发明针对现有硫化锌制备方法中高温、惰性气体保护、加入表面活性剂、使用有毒气体等不足，提供一种利用碱基序列为GGGGG的寡聚DNA为生物模板制备纳米硫化锌的方法。本发明利用生物模板的自组装特点、空间限域效应以及完善且严格的分子识别功能，通过物理、化学等方法按照设计要求对纳米材料的合成进行精确调控，从而得到具有特定形貌和结构的纳米材料。
本发明利用由五个鸟嘌呤脱氧核糖核苷酸组成的单链寡聚DNA作为生物模板，其中鸟嘌呤脱氧核糖核苷酸由鸟嘌呤碱基G、脱氧核糖和磷酸基团三部分组成。本发明首先将寡聚DNA溶于水中，然后加入Zn(CH3COO)2·2H2O溶液，混匀后置于低温摇床中共孵育一段时间，再加入C2H5NS溶液和适量的NaOH溶液，置于恒温金属浴中加热一段时间，即可得到形貌均一的硫化锌纳米材料。
本发明的技术方案包括如下步骤：
(1)将寡聚DNA粉末溶于380μL超纯水中，配成100μM的溶液。然后分装到100μL的小管中，每小管10μL，置于-20℃冰箱中保存；
(2)取1小管寡聚DNA，室温下解冻，加入40μL去离子水，吹打混匀，转移到2mL的小管中，再加入150～200μL去离子水，漩涡混匀，超声2～4min，再加入150～200μL去离子水，漩涡混匀，超声2～4min；
(3)配33.5mM Zn(CH3COO)2·2H2O水溶液5mL，取40～60μL此溶液加入到寡聚DNA溶液中，漩涡混匀，超声2～4min，放入4～8℃摇床中孵育19～23h；
(4)配33.5mM C2H5NS水溶液5mL，取40～60μL此溶液加入到上述混合液中，上下轻轻摇晃混匀；
(5)置于恒温金属浴中加热至70℃，向其中加入0.1M NaOH溶液10～20μL，加热6～8h后取出，即得海星状纳米硫化锌。
本发明通过Zn(CH3COO)2·2H2O水溶液和寡聚DNA生物模板的共孵育作用，使Zn2+通过静电吸引作用吸附到寡聚DNA分子中带负电的磷酸基团表面，形成结合位点，加入C2H5NS和NaOH溶液后，低温加热使S2-缓慢释放，继而与模板上的Zn2+结合，生成ZnS粒子，由于空间存在一定的位阻作用，从而使得各个结合位点的ZnS粒子沿着不同的方向生长，即最终得到了形貌类似海星状的纳米硫化锌。
本发明提出利用寡聚DNA为生物模板来制备海星状纳米硫化锌。本发明的有益效果是：利用寡聚DNA分子的独特结构，使得该生物模板在反应中发挥对Zn2+的识别功能，通过调控反应的时间与温度，进一步发挥该生物模板对硫化锌材料生长的控制作用，最终获得形貌独特的海星状纳米硫化锌。由于寡聚DNA分子具有独特的结构特征和准确的分子识别功能，可明显提高材料形貌的可控性和稳定性，且获得的硫化锌材料形貌均一、大小一致、分散度较好。本发明方法工艺简单，条件温和，成本低廉，而且采用乙酸锌和硫代乙酰胺作为反应源，安全，环保，基本没有污染。
附图说明
图1是本发明制备的ZnS纳米材料的TEM图，从图中可以看出硫化锌纳米材料的形貌呈海星状，大小约为30nm左右，分散较为均匀，且形貌、大小基本一致；
图2是本发明制备的单个ZnS纳米粒子的放大TEM图，从图中我们可以更加清晰地看出ZnS纳米粒子的海星状结构；
图3是相同实验条件下不加入寡聚DNA生物模板时所得ZnS材料的TEM图，从图中可以看出，在不加入寡聚DNA生物模板的情况下，ZnS材料自身形成球状结构，其大小约为65nm左右，与有寡聚DNA生物模板存在时所得结果完全不同，这说明寡聚DNA生物模板对海星状纳米ZnS的形成起着至关重要的作用；
图4是本发明制备的海星状纳米ZnS的EDS图，从能谱图可以得知该样品含有五个元素峰，其中Cu峰和C峰是由于使用附有碳膜的铜网做基底所致，O峰是由于附着在碳膜表面的氧和空气中游离的氧所致，除此之外只有Zn和S两种元素，这说明我们制得的海星状材料为ZnS材料，无其他杂质成分，其中Zn原子和S原子的百分比分别为45.67和35.69，由此可知所得到的海星状纳米硫化锌是非化学计量比的。
图5是本发明制备的海星状纳米ZnS的ASED图，根据此图经计算得知本发明制备的硫化锌为立方相结构，图中衍射环由里到外所对应的晶面依次为(111)、(200)、(220)和(311)晶面。
具体实施方式
实施例1
将寡聚DNA粉末溶于380μL超纯水中，配成100μM的溶液，分装到100μL的小管中，每小管10μL，置于-20℃冰箱中保存；取1小管寡聚DNA，室温下解冻，加入40μL去离子水，吹打混匀，转移到2mL小管中，再加入150μL去离子水，漩涡混匀，超声2min，再加入150μL去离子水，漩涡混匀，超声2min；配33.5mM Zn(CH3COO)2·2H2O水溶液5mL，取40μL此溶液加入到寡聚DNA溶液中，漩涡混匀，超声2min，放入4℃摇床中孵育19h；配33.5mM C2H5NS溶液5mL，取40μL此溶液加入到上述混合液中，上下轻轻摇晃混匀；置于恒温金属浴中加热至70℃，向其中加入0.1M NaOH溶液5μL，过5min后再加入NaOH溶液5μL，共加热6h后取出，即得海星状纳米硫化锌。
实施例2
将寡聚DNA粉末溶于380μL超纯水中，配成100μM的溶液，分装到100μL的小管中，每小管10μL，置于-20℃冰箱中保存；取1小管寡聚DNA，室温下解冻，加入40μL去离子水，吹打混匀，转移到2mL小管中，再加入200μL去离子水，漩涡混匀，超声3min，再加入150μL去离子水，漩涡混匀，超声3min；配33.5mM Zn(CH3COO)2·2H2O水溶液5mL，取50μL此溶液加入到寡聚DNA溶液中，漩涡混匀，超声3min，放入6℃摇床中孵育21h；配33.5mM C2H5NS溶液5mL，取50μL此溶液加入到上述混合液中，上下轻轻摇晃混匀；置于恒温金属浴中加热至70℃，向其中加入0.1M NaOH溶液5μL，过5min后再加入NaOH溶液10μL，共加热7h后取出，即得海星状纳米硫化锌。
实施例3
将寡聚DNA粉末溶于380μL超纯水中，配成100μM的溶液，分装到100μL的小管中，每小管10μL，置于-20℃冰箱中保存；取1小管寡聚DNA，室温下解冻，加入40μL去离子水，吹打混匀，转移到2mL小管中，再加入200μL去离子水，漩涡混匀，超声4min，再加入200μL去离子水，漩涡混匀，超声4min；配33.5mM Zn(CH3COO)2·2H2O水溶液5mL，取60μL此溶液加入到寡聚DNA溶液中，漩涡混匀，超声4min，放入8℃摇床中孵育23h；配33.5mM C2H5NS溶液5mL，取60μL此溶液加入到上述混合液中，上下轻轻摇晃混匀；置于恒温金属浴中加热至70℃，向其中加入0.1M NaOH溶液10μL，过5min后再加入NaOH溶液10μL，共加热8h后取出，即得海星状纳米硫化锌。
Claims (1)
1.一种利用寡聚DNA为生物模板控制合成海星状纳米硫化锌的方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：
(1)将碱基序列为GGGGG的寡聚DNA粉末溶于380μL超纯水中，配成100μM的溶液，然后分装到100μL的小管中，每小管10μL，置于-20℃冰箱中保存；
(2)取1小管寡聚DNA，室温下解冻，加入40μL去离子水，吹打混匀，转移到2mL小管中，再加入150～200μL去离子水，漩涡混匀，超声2～4min，再加入150～200μL去离子水，漩涡混匀，超声2～4min；
(3)配33.5mM Zn(CH3COO)2·2H2O溶液5mL，取40～60μL此溶液加入到寡聚DNA溶液中，漩涡混匀，超声2～4min，放入4～8℃摇床中孵育19～23h；
(4)配33.5mM C2H5NS溶液5mL，取40～60μL此溶液加入到上述混合液中，上下轻轻摇晃混匀；
(5)置于恒温金属浴中加热至70℃，向其中加入0.1M NaOH溶液10～20μL，加热6～8h后取出，即得海星状纳米硫化锌。
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| CN101717112A (zh) * | 2009-12-07 | 2010-06-02 | 天津大学 | 以dna为模板组装氧化锌纳米链的方法 |
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