水相中量子點(diǎn)的制備及基于量子點(diǎn)的熒光光譜編碼研究.pdf

1、量子點(diǎn)作為一種特殊的半導(dǎo)體材料，有其獨(dú)特的性質(zhì)，如量子尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)、量子限域效應(yīng)和量子隧道效應(yīng)。量子點(diǎn)的尺寸和形狀可以通過控制反應(yīng)時(shí)間、溫度、pH、配體等條件來實(shí)現(xiàn)。與傳統(tǒng)的有機(jī)熒光染料相比，量子點(diǎn)吸收光譜連續(xù)、熒光峰窄而對稱、熒光發(fā)射可調(diào)、光學(xué)性能穩(wěn)定、且熒光量子產(chǎn)率高、抗光漂白能力強(qiáng)。特別是在水相中制備的量子點(diǎn)具有很好的生物相溶性以及表面易于功能化等優(yōu)點(diǎn)。正是因?yàn)槠洫?dú)特的光學(xué)性質(zhì)，使得量子點(diǎn)在免疫分析、生物醫(yī)學(xué)成像、化學(xué)和生物

2、傳感等領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。
　　鑒于量子點(diǎn)優(yōu)異的光學(xué)性能，近年來，基于量子點(diǎn)的熒光光譜編碼技術(shù)也受到了相關(guān)科研人員的高度關(guān)注。通常，編碼熒光納米顆粒由熒光編碼元素和微納米載體兩部分組成。有機(jī)熒光分子、熒光金屬配合物以及量子點(diǎn)是最典型的三種編碼元素。其中量子點(diǎn)因其獨(dú)特的光學(xué)性質(zhì)已經(jīng)成為一種新興的熒光編碼元素，逐漸取代傳統(tǒng)的有機(jī)熒光分子、熒光金屬配合物而受到人們的廣泛關(guān)注。
　　聚苯乙烯微粒、二氧化硅納米顆粒等高分子微粒常被用

3、作編碼元素載體。隨著納米科技的不斷發(fā)展，二氧化硅納米顆粒因具優(yōu)異的性能如易制備、分離、表面修飾以及親水性和生物相容性等越來越受到科研工作者的關(guān)注。近年來，越來越多的國內(nèi)外課題小組將各種有機(jī)熒光染料、金屬配合物和熒光量子點(diǎn)可控地組裝到聚苯乙烯微粒和二氧化硅的內(nèi)部和表面，并對其形成機(jī)理和結(jié)構(gòu)進(jìn)行了相應(yīng)的探討，這對于編碼熒光納米顆粒的制備和應(yīng)用具有十分重要的意義。
　　本論文在相關(guān)理論的基礎(chǔ)上，主要研究了復(fù)合(SiO2-CdTe QDs

4、)/SiO2編碼熒光納米顆粒的制備、巰基蘋果酸(MSA)作為穩(wěn)定劑的CdSe量子點(diǎn)的合成以及CdTe/ZnO@SiO2復(fù)合的核/殼納米材料的制備。具體實(shí)驗(yàn)包括以下三部分:
　　(1)首先，通過St(o)ber法制備了表面氨基功能化的二氧化硅納米顆粒載體，然后，以水相制備的光學(xué)性能良好的雙色MPA-CdTe QDs作為編碼熒光元素，利用MPA-CdTe QDs的羧基基團(tuán)與二氧化硅納米顆粒表面的氨基基團(tuán)的強(qiáng)共價(jià)相互作用，成功將CdTe

5、 QDs組裝于SiO2 NPs載體表面。最后，在復(fù)合SiO2-CdTeQDs微球上包覆一層SiO2殼，形成復(fù)合(SiO2-CdTe QDs)/SiO2編碼熒光納米顆粒，以增加其化學(xué)和光學(xué)穩(wěn)定性。并初步探討了復(fù)合(SiO2-CdTe QDs)/SiO2編碼熒光納米顆粒與血紅蛋白的相互作用。
　　(2)為了水相制備出高熒光量子產(chǎn)率的CdSe量子點(diǎn)，本論文選擇巰基蘋果酸(MSA)作為穩(wěn)定劑，亞硒酸鈉(Na2SeO3)作為硒源，在硼酸-檸

6、檬酸緩沖溶液中，通過探討反應(yīng)物前驅(qū)體的物質(zhì)的量比、反應(yīng)時(shí)間、溫度、前驅(qū)體的pH值等因素的影響，在露天條件下，制備出了熒光量子產(chǎn)率高、分散性良好、粒徑分布均勻、水溶性良好的MSA-CdSe量子點(diǎn)。并具體探討了MSA-CdSe量子點(diǎn)與血紅蛋白相互作用的機(jī)理。
　　(3)在成功制備出了高熒光量子產(chǎn)率的CdSe量子點(diǎn)的基礎(chǔ)上，我們首先通過醋酸鋅與氫氧化鉀在甲醇溶液中反應(yīng)制備膠狀、單分散性的單一激子發(fā)射的ZnO納米棒，然后用SiO2作為封裝