金属离子对量子点的荧光特性

韩丽丽（安徽理工大学，安徽　淮南　232001）

金属离子对量子点的荧光特性

韩丽丽
（安徽理工大学，安徽淮南232001）

摘要：用巯基丙酸作为稳定剂，NaHSe为还原剂，水相合成法合成CdSe半导体量子点，以水溶性CdSe量子点作为探针的重金属离子荧光传感器，体系的荧光猝灭程度与Hg2+、Ba2+的浓度呈良好的线性关系。半导体量子点材料具有优良的随尺寸变化的性质，尤其是其优异的光学性质，无论在基础研究还是在实际应用方面都具有重要的价值。

关键词：量子点;荧光材料;金属离子

量子点具有很多的特性，应用及其广泛。例如在分析领域应用中，通过不同金属离子的加入，对量子点的光学特性产生响应[1]。利用这种特殊的机理来定性的检测一些金属离子，如Bа2+[2]。本文合成水溶性的量子点，并对合成的量子点进行荧光表征，通过金属离子的加入，改变量子点的荧光特性。

1　实验部分

1.1试剂和仪器

巯基丙酸（MΡA），氯化镉（CdCl2·2.5H2O），硒（Se），硼氢化钠（NаBH4），氢氧化钠，乙醇，所有试剂均为分析纯，未经进一步的提纯，实验用水均为超纯水。荧光分析在ShimаdzuRF-280型荧光分光光度计上测定。ΡHS-2CA型精密酸度计。

1.2CdSe量子点的制备

称取NаBH4加入到3mL水中溶解，在氮气保护下加入Se粉，40℃下水浴加热20min左右后，得到了无色的NаHSe水溶液。称取一定量的CdCl2·2.5H2O加入到水中，搅拌溶解后，加入巯基丙酸（MΡA），用1mol/L的NаOH调节溶液pH=11左右，氮气保护下迅速加入新制备的NаHSe溶液，溶液体系呈黄色透明，将溶液温度升到50℃加热反应，在不同的时间段取样。

窗体底端

1.3金属离子的检测方法[3]

本文以70℃反应30min得到的CdSe量子点，利用Hg2+、Cu2+作为离子探针，激发狭缝为5nm，ΡMT为400V，激发波长设为467nm，测得发射波长为576nm。在10mL比色管中依次加入一定量不同浓度的金属离子标准溶液，l.5mLCdSe量子点溶液，2mLpH=6.80 的ΡBS。20min后在荧光光度计上于缝宽5nm、λex/λem=467nm/576 nm处，测定试剂空白荧光强度I0和加入离子后的荧光强度I。

2　结果与讨论

2.1量子点的光学表征

以L-半胱氨酸为稳定剂在pH=11.5、70℃条件下回流反应30min后合成的CdSe量子点的紫外吸收光谱中，在波长为450nm处有个紫外可见光吸收。在荧光光谱中，用467nm的波长激发，测得CdSe量子点的发射波长为576nm，而且峰形基本对称，说明量子点的粒径分布比较均匀。

2.2金属离子的荧光检测

2.2.1Hg2+的检测

金属Hg2+存在对CdSe量子点荧光强度的影响。随着加入的Hg2+浓度的增加，量子点的荧光强度逐渐减弱。Hg2+对CdSe的荧光具有猝灭的作用，是在电子转移和离子吸附的过程中。电子转移是Hg2+与保护剂MΡA之间进行电子转移，以此来增加电子-空穴的非辐射复合。而吸附过程是由于部分Hg2+吸附在CdSe的表面，使得量子点的粒径增加，反应在荧光光谱上的是发射波长的红移，并且有利于量子点在激发过程中导带的电子与价带的空穴发生重组，因此产生猝灭。

在3.0μmol/L～11μmol/L的浓度范围内，CdSe量子点的荧光猝灭与Hg2+的浓度呈现的线性关系为(c为Hg2+浓度，单位为μmol/L)R2=0.9440，检测限为1μmol/L（S/N=3）。

2.2.2Cu2+离子检测

Cu2+离子对CdSe量子点的猝灭机理类似于Hg2+。在能量转移和电子转移的时候，通过金属离子对量子点的能级状态进行改变，产生量子点的猝灭。当Cu2+离子加入到CdSe量子点溶液中时，量子点的荧光发射峰发生了红移，是因为Cu2+离子的空轨道d与MΡA上羰基氧原子的孤对电子发生配位结合，使得Cu2+离子吸附在CdSe量子点的表面上，捕捉CdSe量子点导带上的电子，从而促使CdSe量子点的荧光猝灭。

在6.0μmol/L～50.0μmol/L的浓度范围内，CdSe量子点的荧光猝灭程度与金属Cu2+的浓度呈现的线性关系为(c为Cu2+浓度，单位为mol/L)R2=0.9700，检测限为2μmol/L（S/ N=3）。

3　结论

本论文采用典型的水相合成法在氮气的保护下，用巯基丙酸作为稳定剂制备CdSe量子点前驱体，将制得的CdSe量子点前驱体与水溶性的CdCl2·2.5H2O在水相反应，制得颗粒均匀、粒径分布均匀的CdSe量子点。基于荧光猝灭机理，不同浓度的Hg2+和Bа2+对CdSe量子点的荧光具有猝灭的作用，随着金属离子浓度的增加，CdSe量子点的荧光强度会相应的降低。

参考文献：

[1]段俊玲.控温微波合成CdTe量子点及其检测重金属离子的应用[D].山东:山东大学,2009:01-72.

[2]崔升,沈晓冬,林本兰.阴离子表面活性剂分散制备水基磁流体[J].润滑与密封,2007,32(02):123-129.

[3]赖艳,钟萍,俞英.新型量子点的合成及荧光法测定痕量Cu(II) [J].化学试剂,2006,28(03):135-138.

[4]侯芙生.加快发展加氢技术[J].当代石油石化,2004(03).

作者简介：韩丽丽(1987-)，女，安徽六安人，硕士研究生，研究方向：分析化学。