一种水溶性量子点及其制备方法与流程

本发明涉及量子点合成领域，尤其涉及一种水溶性量子点及其制备方法。

背景技术：

量子点（QD）作为本世纪研究比较热的一个领域，是由于其具有不同于体相材料的一些特殊性质，如在光学、电学、热学等方面的特殊性能。相应的应用领域也较为广泛，如应用于太阳能电池，发光二极管，光催化，荧光生物标记等领域。

量子点的不同应用需要量子点具有不同的存在状态，如水溶性或油溶性。水溶性量子点的制备方法有很多种，一般有利用短链的极性较强的变面修饰剂对油溶性量子点进行配体交换，还有就是利用二氧化硅对量子点进行包覆，这两种方法得到的水溶性量子点中，第一种方法会破坏量子的稳定性，容易发生表面氧化以及荧光强度也会不同程度的被猝灭掉；第二种方法会改变量子点的电学特性，限制其应用范围。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

技术实现要素：

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种水溶性量子点及其制备方法，旨在解决现有方法得到的量子点的荧光强度下降、稳定性不好以及电化学特性被破坏的问题。

一种水溶性量子点的制备方法，其中，包括：

步骤A、首先将表面含有油溶性配体的油溶性量子点溶解到非极性溶剂中，得到油溶性量子点溶液；

步骤B、然后将油溶性量子点表面的油溶性配体加入到油溶性量子点溶液中，并搅拌至油溶性配体充分溶解在油溶性量子点溶液中；

步骤C、接着将水加入到上述含有油溶性配体的油溶性量子点溶液中，溶液分层；

步骤D、最后对分层的溶液进行超声，直到油溶性量子点溶于水中，对水中的油溶性量子点进行离心分离、过滤，得到水溶性量子点。

所述的水溶性量子点的制备方法，其中，所述非极性溶剂为甲苯、氯苯、氯仿、二氯甲烷、正己烷、四氯化碳、正辛烷中的一种。

所述的水溶性量子点的制备方法，其中，所述油溶性配体为油酸、油胺、三辛基磷、三辛基氧磷中的一种。

所述的水溶性量子点的制备方法，其中，所述油溶性量子点为二元相量子点、三元相量子点、四元相量子点中的一种。

所述的水溶性量子点的制备方法，其中，所述二元相量子点为CdS、CdSe、CdTe、InP、AgS、PbS、PbSe、HgS中的一种。

所述的水溶性量子点的制备方法，其中，所述三元相量子点为Zn_XCd_1-XS、Cu_XIn_1-XS、Zn_XCd_1-XSe、Zn_XSe_1-XS、Zn_XCd_1-XTe、PbSe_XS_1-X中的一种。

所述的水溶性量子点的制备方法，其中，所述四元相量子点为Zn_XCd_1-XS/ZnSe、Cu_XIn_1-XS/ZnS、Zn_XCd_1-XSe/ZnS、CuInSeS、Zn_XCd_1-XTe/ZnS、PbSe_XS_1-X/ZnS中的一种。

所述的水溶性量子点的制备方法，其中，所述步骤D具体包括：

步骤D1、将手持超声探测仪器的探头放置到溶液分层的界面处，将仪器振幅设置为仪器最大值的50%，并以最大功率周期性的进行超声，直到量子点溶解到水中后，停止超声；

步骤D2、将溶解在水中的量子点取出，并进行过滤；

步骤D3、将过滤后的量子点水溶液进行离心分离，得到水溶性量子点。

所述的水溶性量子点的制备方法，其中，步骤 D2中，利用200nm的滤头进行过滤。

一种水溶性量子点，其中，采用如上任一所述的水溶性量子点的制备方法制备而成。

有益效果：本发明上述方法制备的水溶性量子点是对油溶性量子点进行原位的穿插，形成双分子层末端具有亲水的官能团，其不仅可以解决常规方法引起的量子点的荧光强度下降、稳定性不好以及电化学特性受到破坏等问题，而且还可以提高量子点本身的荧光强度以及稳定性。另外，本发明方法操作简单，易于重复。

附图说明

图1为本发明的一种水溶性量子点的制备方法较佳实施例的流程图。

图2为本发明实施例的油溶性量子点制成水溶性量子点的示意图。

具体实施方式

本发明提供一种水溶性量子点及其制备方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1为本发明的一种水溶性量子点的制备方法较佳实施例的流程图，如图所示，其包括步骤：

步骤S100、首先将表面含有油溶性配体的油溶性量子点溶解到非极性溶剂中，得到油溶性量子点溶液；

本发明所述步骤S100中，所述非极性溶剂可以为但不限于甲苯、氯苯、氯仿、二氯甲烷、正己烷、四氯化碳、正辛烷等中的一种。。

本发明所述油溶性量子点包含量子点和量子点表面的油溶性配体，所述量子点可以为但不限于二元相量子点、三元相量子点、四元相量子点中的一种。所述二元相量子点可以为但不限于CdS、CdSe、CdTe、InP、AgS、PbS、PbSe、HgS中的一种。所述三元相量子点可以为但不限于Zn_XCd_1-XS、Cu_XIn_1-XS、Zn_XCd_1-XSe、Zn_XSe_1-XS、Zn_XCd_1-XTe、PbSe_XS_1-X中的一种。所述四元相量子点可以为但不限于Zn_XCd_1-XS/ZnSe、Cu_XIn_1-XS/ZnS、Zn_XCd_1-XSe/ZnS、CuInSeS、Zn_XCd_1-XTe/ZnS、PbSe_XS_1-X/ZnS中的一种。

本发明所述油溶性配体可以为但不限于油酸（OA）、油胺（OAm）、三辛基磷（TOP）、三辛基氧磷（TOPO）等中的一种。

步骤S200、然后将油溶性量子点表面的油溶性配体加入到油溶性量子点溶液中，并搅拌至油溶性配体充分溶解在油溶性量子点溶液中；

例如，当油溶性量子点表面包覆的油溶性配体为油酸（OA）时，将油酸（OA）加入到油溶性量子点溶液中，然后进行超声搅拌，使油酸（OA）在油溶性量子点溶液中均匀分散。

步骤S300、接着将水加入到上述含有油溶性配体的油溶性量子点溶液中，溶液分层；

上述步骤S300具体为，将适量的水（优选超纯水）加入到上述含有油溶性配体的油溶性量子点溶液中，这时溶液会出现分层现象。

步骤S400、最后对分层的溶液进行超声，直到油溶性量子点溶于水中，对水中的油溶性量子点进行离心分离、过滤，得到水溶性量子点。

所述步骤S400具体包括：

步骤S401、将手持超声探测仪器（型号为UP 50H）的探头放置到溶液分层的界面处，将仪器振幅设置为仪器最大值的50%，并以最大功率周期性的进行超声，直到出现明显的量子点逐渐溶解到水中后，停止超声；

步骤S402、将溶解在水中的量子点取出，并进行过滤；优选地，利用200nm的滤头进行过滤。

步骤S403、将过滤后的量子点水溶液进行离心分离，得到水溶性量子点。

上述步骤S403具体为，将过滤后的量子点水溶液利用乙酸乙酯和乙醇进行离心分离清洗两次，得到水溶性量子点。本发明所述水溶性量子点能够溶解于水中，得到水相量子点。

本发明通过将油溶性量子点表面的油溶性配体加入到油溶性量子点溶液中，然后进行超声使其均匀分散，再向溶液中添加适量的超纯水，这时溶液会出现分层现象，然后对分层的溶液进行超声，直到出现明显的量子点溶于水中，最后对转移到水中的量子点进行过滤、并离心分离，最终得到水溶性量子点。利用这种方法制备的水溶性量子点是对油溶性量子点进行原位的穿插，形成双分子层末端具有亲水的官能团，其不仅可以解决常规方法引起的量子点的荧光强度下降、稳定性不好以及电化学特性受到破坏等问题，而且还可以提高量子点本身的荧光强度以及稳定性。另外，本发明方法操作简单，易于重复。

本发明的一种水溶性量子点，其中，采用如上任一所述的水溶性量子点的制备方法制备而成。本发明方法制备得到的水溶性量子点，具有较高的荧光强度和稳定性，并且相转移后量子点本身的电化学特性不会受到破坏。

下面通过具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例

结合图2所示，油溶性量子点制成水溶性量子点的步骤如下：

1、红色油溶性CdSe/ZnS量子点的制备步骤如下：

1）、油酸镉{Cd(OA)₂}与油酸锌{Zn(OA)₂}前躯体的制备:

取0.8mmol的氧化镉（CdO）、6mmol的醋酸锌{Zn(Ac)₂}、8ml的油酸（OA）、15ml的十八烯（ODE）加入到三口烧瓶中，先常温排气10min后，加热到170℃并排气60min，然后维持在170℃。

2）、硒（Se）前驱体的制备：

称取4mmol的Se粉加入到4ml的三辛基氧磷（TOP）中，加热到170℃维持30min，然后降温到140℃。

3）、硫(S)前驱体的制备：

称取4mmol的S粉加入到6ml的三辛基氧磷（TOP）中，加热到170℃维持30min，然后降温到140℃。

4）、将1）中的油酸镉{Cd(OA)₂}与油酸锌{Zn(OA) ₂}前躯体加热到300℃后，抽取2）中的2ml硒（Se）前驱体加入到三口烧瓶中反应10min，然后再次抽取2ml的硫(S)前驱体注入到三口烧瓶中反应30min，得到红色CdSe/ZnS量子点，停止反应后冷却至室温，然后通过离心分离，清洗、并干燥，得到油溶性的红色CdSe/ZnS量子点，其表面配体是油酸（OA）。

2、红色CdSe/ZnS量子点与油酸（OA）混合液的制备步骤如下：

1）、称取100mg的油溶性的红色CdSe/ZnS量子点溶解到5ml的正己烷中，然后在量子点溶液中加入0.5ml的油酸（OA），并超声搅拌5min，直到油酸（OA）充分溶解在量子点溶液中。

2）、取10ml的超纯水加入到含有油酸的量子点溶液当中，溶液会出现明显的分层现象。

3、油溶性CdSe/ZnS量子点溶于超纯水的制备步骤如下：

1）、将手持超声探测仪器（型号为UP 50H）的探头放置到分层的界面处，振幅设置为仪器最大值的50%，并以最大功率周期性的进行超声，直到出现明显的红色CdSe/ZnS量子点逐渐溶解到超纯水中，停止超声。

2）、将溶解在超纯水中的红色CdSe/ZnS量子点取出，并利用200nm的滤头进行过滤。

3）、将过滤后的CdSe/ZnS量子点水溶液利用乙酸乙酯和乙醇进行离心分离清洗两次，最终把提纯后的量子点溶解在超纯水中，得到水相量子点。

综上所述，本发明通过将油溶性量子点表面的油溶性配体加入到量子点溶液中，然后进行超声使其均匀分散，再向溶液中添加适量的超纯水，这时溶液会出现分层现象，然后对分层的溶液进行超声，直到出现明显的量子点溶于水中，最后对转移到水中的量子点进行过滤、并离心分离，最终得到水溶性量子点。利用这种方法制备的水溶性量子点是对油溶性量子点进行原位的穿插，形成双分子层末端具有亲水的官能团，其不仅可以解决常规方法引起的量子点的荧光强度下降、稳定性不好以及电化学特性受到破坏等问题，而且还可以提高量子点本身的荧光强度以及稳定性。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。