/tga復(fù)合三維納米材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于納米功能材料領(lǐng)域，涉及一種水溶性CdTe量子點(diǎn)自組裝形成的三維納米結(jié)構(gòu)，尤其是一種自組裝形成的CdTe量子點(diǎn)/Si02/TGA復(fù)合三維納米材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]由于量子點(diǎn)小的尺寸，大的比表面積，對(duì)溶液環(huán)境非常敏感，表面性質(zhì)的改變會(huì)導(dǎo)致許多新的現(xiàn)象發(fā)生，雖然關(guān)于量子點(diǎn)的研宄已經(jīng)歷的幾十年，但仍然有許多未知的領(lǐng)域有待于進(jìn)一步的探索，這些想象對(duì)量子點(diǎn)的基礎(chǔ)研宄和應(yīng)用都有重要的意義。對(duì)于水溶性的量子點(diǎn)，CdTe由于其優(yōu)異的性質(zhì)而備受關(guān)注，特別是這些水溶的量子點(diǎn)在生物探針、發(fā)光裝置、太陽能電池等領(lǐng)域有重要的應(yīng)用。水溶性的CdTe量子點(diǎn)通常用巰基乙酸(TGA)作為活性劑，以避免量子點(diǎn)在水溶液中的團(tuán)聚，而TGA分子本身帶有巰基和羧基兩個(gè)官能團(tuán)，這些官能團(tuán)也給量子點(diǎn)的研宄增添了新的內(nèi)容。溶膠凝膠S12*于其良好的生物適應(yīng)性和穩(wěn)定性，在量子點(diǎn)領(lǐng)域有很重要的應(yīng)用，由于溶膠凝膠Si(V#有很多的羥基，遇到表面敏感的量子點(diǎn)會(huì)產(chǎn)生一系列的相互作用，因此采用溶膠凝膠技術(shù)及TGA配體修飾的量子點(diǎn)在PBS緩沖液中自組裝制備高發(fā)光亮度的三維復(fù)合結(jié)構(gòu)，不僅有利于研宄工作者探索各種量子點(diǎn)的性質(zhì)，而且由于量子點(diǎn)在PBS緩沖液及三維結(jié)構(gòu)中高的穩(wěn)定性和強(qiáng)的發(fā)光，具有很好的應(yīng)用前景。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種自組裝形成的CdTe量子點(diǎn)/Si02/TGA復(fù)合三維納米材料，形狀為稻草捆狀，結(jié)構(gòu)新穎，且具有高的穩(wěn)定性和熒光亮度，可廣泛應(yīng)用于傳感器、發(fā)光裝置及太陽能電池等。
[0004]本發(fā)明還提供了上述CdTe量子點(diǎn)/Si02/TGA復(fù)合三維納米材料的制備方法，TGA修飾的CdTe量子點(diǎn)在室溫下用溶膠凝膠法包覆一層5102層，然后分散到PBS緩沖液中，自組裝得到具有高發(fā)光亮度的CdTe量子點(diǎn)/Si02/TGA復(fù)合三維納米材料。
[0005]本發(fā)明是通過以下措施來實(shí)現(xiàn)的:
一種自組裝形成的CdTe量子點(diǎn)/Si02/TGA復(fù)合三維納米材料，其特征在于:由CdTe量子點(diǎn)、S1jP TGA組成，TGA作為配體修飾在CdTe量子點(diǎn)表面，TGA修飾的CdTe量子點(diǎn)表面包覆有S1Jl，TGA位于CdTe量子點(diǎn)和S1 2層之間；所述的復(fù)合三維納米材料形狀為稻草捆狀，長(zhǎng)度為200?300Mm，中心處直徑為50?120Mm ;所述的CdTe量子點(diǎn)的直徑為2?1nm ;所述的CdTe量子點(diǎn)與Si02、TGA的摩爾比為(5~8): (1-4): 11。
[0006]一種自組裝形成的CdTe量子點(diǎn)/Si02/TGA復(fù)合三維納米材料的制備方法，包括以下步驟:
I)水溶性CdTe量子點(diǎn)表面包覆S1Jl:將硅烷試劑和氨水加入到量子點(diǎn)濃度為10_4?10 -5M的TGA修飾的CdTe量子點(diǎn)水溶液中，攪拌I?10h，得透明溶液；
2)自組裝形成復(fù)合三維納米材料:向步驟I)制備的溶液中，加入0.5?0.6倍體積的濃度為IM的PBS緩沖液，混勻，密封，室溫下靜置2?12個(gè)月，離心分離出自組裝后的納米復(fù)合材料，水洗，再分散到水中，其中量子點(diǎn)的分散濃度為10_4?10 _5M，得到自組裝形成的CdTe量子點(diǎn)/Si02/TGA復(fù)合三維納米材料。
[0007]步驟I)中所述的硅烷試劑與氨水、TGA修飾的CdTe量子點(diǎn)水溶液體積比為(I?4):100:2000 ；
步驟I)中所述的氨水質(zhì)量濃度為25% ；
步驟I)中所述的硅烷試劑為正硅酸甲酯、正硅酸乙酯、正硅酸丙酯或正硅酸丁酯； 步驟2)中所述的PBS緩沖液pH為7.4。
[0008]本發(fā)明制備方法中，需首先用TGA修飾CdTe量子點(diǎn)，得到步驟I)所述的水溶性CdTe量子點(diǎn)，即TGA修飾的CdTe量子點(diǎn)，本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)已經(jīng)掌握的或文獻(xiàn)中記載的合成方法合成，本發(fā)明不再贅述。然后，將TGA修飾的CdTe量子點(diǎn)利用溶膠凝膠法包覆一層S1Jl，S12層可對(duì)量子點(diǎn)的表面起到鈍化作用，降低量子點(diǎn)表面的缺陷，使量子點(diǎn)具有較高的穩(wěn)定性。最后，將上述由TGA修飾的，且包覆了 S12層的水溶性CdTe量子點(diǎn)，通過在PBS緩沖液里自組裝形成一種新的稻草捆狀復(fù)合三維納米材料。通過在PBS緩沖溶液中自組裝過程，不僅賦予了本發(fā)明復(fù)合三維納米材料新的形貌，而且由于S12對(duì)量子點(diǎn)表面的鈍化作用，具有了高的穩(wěn)定性和熒光亮度，在傳感器、發(fā)光裝置、太陽能電池等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用前景。
[0009]本發(fā)明一種自組裝形成的CdTe量子點(diǎn)/Si02/TGA復(fù)合三維納米材料及其制備方法，其有益效果為:
I)本發(fā)明自組裝的復(fù)合三維納米材料的制備方法，是利用溶膠凝膠的方法，將S1Jl包覆在TGA修飾的CdTe量子點(diǎn)表面，并在PBS緩沖溶液中實(shí)現(xiàn)了包覆了 3102的CdTe量子點(diǎn)的自組裝。在緩沖溶液中通過自組裝，本發(fā)明復(fù)合三維納米材料不僅具有了新的形貌，而且保持了較高的發(fā)光效率和光學(xué)穩(wěn)定性。
[0010]2)本發(fā)明自組裝形成的CdTe量子點(diǎn)/Si02/TGA復(fù)合三維納米材料是一種新的稻草捆狀結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)新穎，性質(zhì)優(yōu)于普通的水相量子點(diǎn)溶液，具有高的穩(wěn)定性和熒光亮度，在傳感器、發(fā)光裝置、太陽能電池等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用前景。
【附圖說明】
[0011]圖1為實(shí)施例1樣品的光學(xué)顯微鏡照片。
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的闡述，需要說明的是，下述說明僅是為了解釋本發(fā)明，并不對(duì)其內(nèi)容進(jìn)行限定。
[0013]實(shí)施例1
1.1采用水相法合成CdTe量子點(diǎn):首先合成制備CdTe量子點(diǎn)所需的NaHTe，將Te粉與NaBH4按照摩爾比1:5混合，加入一定量的水，氮?dú)獗Ｗo(hù)下60°C水浴加熱并攪拌至溶液變?yōu)榈仙?。?.4 mmol的CdCl2.2.5H20溶于25 mL水中，加入0.6 mmol巰基乙酸(TGA)，攪拌，然后加入濃度為IM的NaOH溶液直至溶液的PH值調(diào)節(jié)為11.2。將該溶液氮?dú)獬?0分鐘，然后注入上述制備的NaHTe溶液，100°C下加熱回流0.5 h，即得水溶性的發(fā)綠色光的CdTe量子點(diǎn)(粒徑為2.6 nm)o利用乙醇與異丙醇將量子點(diǎn)從溶液中沉淀、離心分離，并將得到的量子點(diǎn)分散到水中。
[0014]1.2將1.5 μ L的正硅酸乙酯和100 μ L的25%的氨水加入到2mL TGA修飾的CdTe量子點(diǎn)水溶液中，量子點(diǎn)的直徑為2.8nm，量子點(diǎn)的濃度為I X 10_5M，攪拌5h得到均勻透明的溶液。
[0015]1.3把ImL IM pH為7.4的PBS緩沖液加到步驟1.2的溶液中，攪拌30min，之后轉(zhuǎn)入玻璃瓶中加蓋，放置在室溫下靜置保存6個(gè)月，溶液經(jīng)離心分離出自組裝后的納米復(fù)合材料，水洗，再分散到水中，其中量子點(diǎn)的的分散濃度為4X 10_5M，得到本實(shí)施例自組裝形成的CdTe量子點(diǎn)/Si02/TGA復(fù)合三維納米材料，為稻草捆狀，其平均尺寸為長(zhǎng)度230Mm，中心處直徑為80Mm ；
圖1為實(shí)施例1復(fù)合三維納米材料的光學(xué)顯微鏡照片，發(fā)綠色熒光，熒光強(qiáng)度為原來熒光強(qiáng)度的99%，發(fā)光效率能達(dá)到50%，在室溫下可儲(chǔ)存12個(gè)月，并保持原有的發(fā)光效率。
[0016]實(shí)施例2
2.1采用水相法合成CdTe量子點(diǎn):同1.1。
[0017]2.2將2 μ L的正硅酸甲酯和100 μ L的25%的氨水加入到2mL TGA修飾的CdTe量子點(diǎn)中，量子點(diǎn)的直徑為8nm，量子點(diǎn)的濃度為5 X 10_5M，攪拌3h得到均勻透明的溶液。
[0018]2.3把ImL IM pH為7.4的PBS緩沖液加到步驟2.1的溶液中，攪拌30min，之后轉(zhuǎn)入玻璃瓶中加蓋，放置在室溫下靜置保存3個(gè)月，溶液經(jīng)離心分離出自組裝后的納米復(fù)合材料，水洗，再分散到水中，其中量子點(diǎn)的的分散濃度為4X 10_5M，