CdTe/CdSe量子点的水相法合成

杨瑾

摘  要：以亚碲酸钠、氯化镉、硒粉、硼氢化钠、MPA、氢氧化钠、蒸馏水为基本起始原料。使用环保的水相合成法，将亚碲酸钠在硼氢化钠的作用下充分混合，再混合氯化镉，合成CdTe。通过研究在高压条件下反应的时间、温度等量的对比，得出不同量的改变对其荧光强度、稳定性的影响，来得到最佳实验条件，合成稳定性最好，荧光强度强的CdTe/CdSe量子点。

关键词：量子点;水相合成法;CdTe/CdSe

中图分类号：O614.242      文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2019）24-0134-02

Abstract： With sodium tellurite， cadmium chloride， selenium powder， sodium borohydride， MPA， sodium hydroxide and distilled water as the starting materials，using environmentally friendly aqueous phase synthesis method， sodium tellurite was fully mixed under the action of sodium borohydride and cadmium chloride was mixed to synthesize CdTe. By studying the comparison of the times and the temperatures of the reaction under high pressure conditions， the effects of the change of amounts on the fluorescence intensity and stability were obtained， so as to obtain CdTe/CdSe quantum dots with the best experimental conditions， best synthesis stability， and strongest fluorescence intensity.

Keywords： quantum dots; aqueous synthesis method; CdTe/CdSe

1 概述

量子点（Quantum dots，QDs）是准零维（quasi-zero-dimensional）的纳米材料，由少量的原子所构成。通常是一种由II-Vl族或III-V族元素组成的纳米颗粒，尺寸小于或者接近激子波尔半径（一般直径不超过10nm），具有明显的量子效应。量子点由于其独特性质，在光学、生物学、催化、医药及功能材料等[1～8]方面具有极为广阔的应用前景，并已在生物染色、医疗诊断、DNA序列测定和免疫分析等方面得到应用，其中最有前途的应用是在生物体系中作为荧光标记物。

经过研究，在水溶液中合成纳米颗粒已发展成为一种比较完善的方法。特别是近些年来，水性CdTe量子点的制备取得了不少进展，根据张文豪[7]、高明远[8]等的研究，可知在常压条件下，很难得到我们需要CdTe/CdSe量子点荧光光谱。本实验考虑在高压条件下研究不同的反应温度、时间等条件对实验的影响。找出合适的实验条件以得到CdTe/CdSe量子点荧光光谱在650-818nm内可调。这对水相合成具有近红外发光量子点的研究将会有很大的意义。

2 实验方法及结果讨论

2.1 药品

氯化镉CdCl2（分析纯）、亚碲酸钠Na2TO3（分析纯）、硒粉（200目，99.999%）、 硼氢化钠NaBH4（分析纯）、巯基丙酸MPA、氢氧化钠（分析纯）、蒸馏水。

2.2 仪器

FA1004电子天平、UV-2450紫外可见分光光度计、F-4600荧光光度计、5-2型磁力搅拌器、ZF-7A手提紫外分析仪、高温反应釜、恒温箱。

2.3 实验步骤

2.3.1 CdTe量子点模板的制备

亚碲酸钠：亚碲酸钠0.0116g（0.052mmol）+NaBH40.01g+3mlH2O，在圆底烧瓶中搅拌溶解至透明。

氯化镉：在圆底烧瓶内，CdCl2（0.42mmol）0.0956g+H2O47ml+MPA30ul搅拌溶解，用NaOH调节PH为11，通N210min。

CdTe：将制备好的亚碲酸钠溶液注入氯化镉溶液中（液面下注入），升溫至97℃，取反应液，溶于水后样品在紫外灯照射下发黄光，即反应结束，获得CdTe模板。

通过改变MPA量、反应时间可以获得不同尺寸的CdTe模板。

2.3.2 高压条件下进行CdSe 包覆实验

（1）取CdTe反应液3ml于高压反应釜中+6ml H2O+XgCdCl2搅拌，+Yul MPA，用NaOH调节pH=9.5。

（2）取0.0018g Se+0.0026g NaBH4+3ml H2O于圆底烧瓶，搅拌，排气，加热（约40℃），使之溶解成无色透明液体，形成Se液。

（3）将3ml Se平分注入两个反应釜之中，密封，在Z℃下反应T h。

反应温度对实验的影响：

当X为0.0103，Y为13，T为2时，不同反应温度对量子点荧光发射及吸收的影响。

实验结果如图1所示。

反应后溶液颜色加深，温度过高时溶液出现沉淀。从图1可以看出120℃时量子点荧光发射光谱峰的位置在654nm，图2可以看出160℃时峰的位置在709nm。由此可以得出在一定范围内随着反应温度的增加，量子点荧光发射光谱峰的位置发生红移，但超过一定的温度后就会出现沉淀，且溶液在紫外光照射下不再发光，经实验得出比较合适温度为160℃。

反应时间对实验的影响：

当X为0.0412，Y为19，Se的量为0.0036g，NaBH4的量为0.0090g，反应温度为160℃时，不同时间对量子点荧光发射及吸收的影响。

实验结果如图3所示。

反应后溶液颜色较深，反应时间过长溶液出现沉淀。从图3可以看出，反应时间为1h时，量子点荧光发射光谱峰的位置在642nm处，反应时间为1.5h时，量子点荧光发射光谱峰的位置在680nm处。因此可以得出，在其他条件不变时，在一定范围内反应时间越长，量子点荧光发射光谱峰的位置波长越大。结合反应温度，实验得出较合适的时间是1.5h。

2.4 结论

经过实验可知，要想获得较高质量、发光率较高、稳定性高发光范围可以从可见至红外，且连续可调的CdTe/CdSe量子点，可以采用高压反应釜，反应温度控制在160℃，过高则容易出现沉淀，过低则不容易达到预期目标;反应时间为1.5h，时间过长亦容易出现沉淀导致溶液在紫外条件下不发光，太短则反应不充分;综上所诉采用巯基丙酸作为稳定剂，在水溶液中合成CdTe 模板，通过改变上诉变量，可以得到750nm以上的CdTe/CdSe量子点，且该实验具有制备CdTe/CdSe的方法简单，稳定性较好，实验过程中毒性较小，对环境污染程度小等优点，因而可以更加方便、合适、安全的应用于生物医学领域。

参考文献：

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