CN103627398A - 一种水热法合成稀土Ce掺杂的CdTe∶Ce量子点的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水热法合成稀土Ce掺杂的CdTe∶Ce量子点的方法。该制备方法的操作步骤是在氮气保护下，将预先制备的碲氢化钠溶液注入到预先制备好的镉盐、铈氧化物与修饰剂水溶性N-乙酰-L-半胱氨酸的混合液中，将此溶液置于水热反应釜中，反应制备荧光发射波长可调、荧光量子产率高的稀土Ce掺杂的CdTe∶Ce量子点。本水热法具有操作成本低、操作简单方便安全、绿色环保等优点。所得的稀土Ce掺杂的CdTe∶Ce量子点具有水溶性好、荧光性能优良、荧光量子产率高、生物相容性好和毒性低等优点，可作为新型荧光纳米探针广泛应用于生化分析和生物医学领域。

Description

一种水热法合成稀土Ce掺杂的CdTe∶Ce量子点的方法

技术领域

本发明属于生化分析检测技术及纳米材料制备技术领域，具体涉及一种水热法合成稀土Ce掺杂的CdTe∶Ce量子点的方法。

背景技术

量子点是一种直径在2～10nm之间、由II-VI族或III-V族元素组成的无机半导体纳米晶体。随着量子点在生化分析及生物医学领域内的广泛应用，高质量、多功能荧光量子点的合成逐渐成为人们的关注热点。迄今为止，人们已通过有机相合成方法制备了多种荧光性能优越的量子点，但此类量子点水溶性和生物相容性差，极大限制了其在生化分析和生物医学领域内的应用。近些年来，水热法合成荧光性能优越、生物相容性好的量子点的制备新方法，逐渐成为量子点制备方面的研究重点。水热法合成量子点的方法具有成本低、操作简便、绿色环保等优点，所制备的量子点具有荧光稳定性高、荧光量子产率高、生物相容性好的优点，有望被广泛应用于生化分析和生物医学领域。

目前已报道的水热法合成CdTe量子点主要采用性能不稳定的巯基乙酸、巯基丙酸类巯基小分子作为修饰剂，巯基乙酸、巯基丙酸类巯基小分子易挥发出恶臭味，使得制备的CdTe量子点的荧光稳定性较差、生物相容性较差。此外，由于有毒重金属元素Cd的存在，使得CdTe量子点毒性较大，限制了此量子点在生化分析和生物医学领域内的应用。因此，研究一种稳定性高、环境友好的修饰剂水热法制备的荧光性能优越、生物相容性好、毒性低的量子点的方法将成为生化分析和生物医学领域的关键技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水热法合成稀土Ce掺杂的CdTe∶Ce量子点的方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下。

一种水热法合成稀土Ce掺杂的CdTe∶Ce量子点的方法，操作步骤如下：

1.配制碲源的碲氢化钠NaHTe溶液：将硼氢化钠和碲粉置于水中，硼氢化钠和碲粉的摩尔比为2∶1～5∶1，在氮气保护下，在88～100℃下搅拌反应20～50min，得到碲氢化钠NaHTe溶液；

2.在三颈烧瓶中配制作为镉源的镉盐、铈源的铈氧化物和修饰剂水溶性N-乙酰-L-半胱氨酸溶液，其中Cd²⁺的浓度为0.0005～0.02mol/L，控制Cd²⁺∶Ce⁴⁺的摩尔比为1∶0.1～1∶0.7，调节溶液的pH值为8.0～11.0，在氮气保护下，注入步骤1中制备的碲氢化钠NaHTe溶液50mL～8mL，混匀后转移至水热反应釜中，加热到178～200℃下反应15～60min，得到荧光发射波长可调、荧光量子产率高的稀土Ce掺杂的CdTe∶Ce量子点溶液。

上述方法的步骤1和步骤2中，反应物中Cd²⁺∶Ce⁴⁺∶N-乙酰-L-半胱氨酸∶NaHTe的摩尔比为1∶0.1～0.7∶1～3∶0.1～0.8。

上述的反应所用的镉盐为氯化镉、溴化镉或碘化镉。

上述的反应所用的铈氧化物为二氧化铈。

上述的反应所用的碲粉为含量99.8%、规格200目的碲粉。

上述的反应所用的修饰剂为稳定性高、环境友好、生物相容性好的N-乙酰-L-半胱氨酸。

本发明的优点：

1.本发明直接采用水热法进行稀土Ce掺杂的CdTe∶Ce量子点的合成，成本低，操作简单方便安全，绿色环保。

2.采用本发明所制备的稀土Ce掺杂的CdTe∶Ce量子点具有水溶性好、荧光量子产率高、荧光发射波长可调、生物相容性好和毒性低的优点，可作为新型荧光纳米探针应用于生化分析和生物医学领域。

具体实施方式

为了更好的理解本发明，下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细阐述。应理解，以下实施例只是本发明的一些优选实施方式，目的在于更好地阐述本发明的内容，而不是对本发明的保护范围产生任何限制。

实施例1

一种水热法合成稀土Ce掺杂的CdTe∶Ce量子点的方法，其步骤如下：

1.碲氢化钠NaHTe溶液的制备

将0.2mmol碲粉和0.4mmol硼氢化钠放入到一个两口烧瓶中，加入5mL蒸馏水，在氮气保护下，在88℃下搅拌反应50min，得到碲氢化钠NaHTe溶液备用；

2.稀土Ce掺杂的CdTe∶Ce量子点的制备

将0.02mmol CdCl₂、0.002mmol CeO₂和0.02mmol N-乙酰-L-半胱氨酸溶解于40mL蒸馏水中，用1mol/L NaOH溶液调节pH值为8.0，在氮气保护下，加入50mL步骤1制备的碲氢化钠NaHTe溶液，混匀后转移至水热反应釜中，加热到178℃下反应60min，可得到40mL荧光发射波长可调、荧光量子产率高的稀土Ce掺杂的CdTe∶Ce量子点溶液。

实施例2

一种水热法合成稀土Ce掺杂的CdTe∶Ce量子点的方法，其步骤如下：

1.碲氢化钠NaHTe溶液的制备

将0.4mmol碲粉和1.6mmol硼氢化钠放入到一个两口烧瓶中，加入4mL蒸馏水，在氮气保护下，在90℃下搅拌反应35min，得到碲氢化钠NaHTe溶液备用；

2.稀土Ce掺杂的CdTe∶Ce量子点的制备

将0.4mmol CdBr₂、0.2mmol CeO₂和0.8mmol N-乙酰-L-半胱氨酸溶解于20mL蒸馏水中，用1mol/L NaOH溶液调节pH值为9.5，在氮气保护下，加入2mL步骤1制备的碲氢化钠NaHTe溶液，混匀后转移至水热反应釜中，加热到190℃下反应40min，可得到22mL荧光发射波长可调、荧光量子产率高的稀土Ce掺杂的CdTe∶Ce量子点溶液。

实施例3

一种水热法合成稀土Ce掺杂的CdTe∶Ce量子点的方法，其步骤如下：

1.碲氢化钠NaHTe溶液的制备

将1.12mmol碲粉和5.60mmol硼氢化钠放入到一个两口烧瓶中，加入8mL蒸馏水，在氮气保护下，在100℃下搅拌反应20min，得到碲氢化钠NaHTe溶液备用；

2.稀土Ce掺杂的CdTe∶Ce量子点的制备

将1.4mmol CdI₂、0.98mmol CeO₂和4.2mmol N-乙酰-L-半胱氨酸溶解于70mL蒸馏水中，用1mol/L NaOH溶液调节pH值为11.0，在氮气保护下，加入8mL步骤1制备的碲氢化钠NaHTe溶液，混匀后转移至水热反应釜中，加热到200℃下反应15min，可得到78mL荧光发射波长可调、荧光量子产率高的稀土Ce掺杂的CdTe∶Ce量子点溶液。

Claims (1)

1.一种水热法合成稀土Ce掺杂的CdTe∶Ce量子点的方法，其特征在于，操作步骤如下：

1）配制碲源的碲氢化钠NaHTe溶液：将硼氢化钠和碲粉置于水中，硼氢化钠和碲粉的摩尔比为2∶1～5∶1，在氮气保护下，在88～100℃下搅拌反应20～50min，得到碲氢化钠NaHTe溶液；

2）在三颈烧瓶中配制镉源的镉盐、铈源的铈氧化物和修饰剂水溶性N-乙酰-L-半胱氨酸溶液，其中Cd²⁺的浓度为0.0005～0.02mol/L，控制Cd²⁺∶Ce⁴⁺的摩尔比为1∶0.1～1∶0.7，调节溶液的pH值为8.0～11.0，在氮气保护下，注入步骤1）中制备的碲氢化钠NaHTe溶液50mL～8mL，混匀后转移至水热反应釜中，加热到178～200℃下反应15～60min，得到荧光发射波长可调、荧光量子产率高的稀土Ce掺杂的CdTe∶Ce量子点溶液；

上述方法的步骤1）和步骤2）中，反应物中Cd²⁺∶Ce⁴⁺∶N-乙酰-L-半胱氨酸∶NaHTe的摩尔比为1∶0.1～0.7∶1～3∶0.1～0.8；

上述的反应所用的镉盐为氯化镉、溴化镉或碘化镉；

上述的反应所用的铈氧化物为二氧化铈；

上述的反应所用的碲粉为含量99.8%、规格200目的碲粉；

上述的反应所用的修饰剂为稳定性高、环境友好、生物相容性好的N-乙酰-L-半胱氨酸。