水相中量子點的制備及基于量子點的熒光光譜編碼研究.pdf

1、量子點作為一種特殊的半導(dǎo)體材料，有其獨特的性質(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)。量子點的尺寸和形狀可以通過控制反應(yīng)時間、溫度、pH、配體等條件來實現(xiàn)。與傳統(tǒng)的有機熒光染料相比，量子點吸收光譜連續(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。特別是在水相中制備的量子點具有很好的生物相溶性以及表面易于功能化等優(yōu)點。正是因為其獨特的光學(xué)性質(zhì)，使得量子點在免疫分析、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。
　　鑒于量子點優(yōu)異的光學(xué)性能，近年來，基于量子點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。有機熒光分子、熒光金屬配合物以及量子點是最典型的三種編碼元素。其中量子點因其獨特的光學(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熒光染料、金屬配合物和熒光量子點可控地組裝到聚苯乙烯微粒和二氧化硅的內(nèi)部和表面，并對其形成機理和結(jié)構(gòu)進行了相應(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量子點的合成以及CdTe/ZnO@SiO2復(fù)合的核/殼納米材料的制備。具體實驗包括以下三部分:
　　(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的羧基基團與二氧化硅納米顆粒表面的氨基基團的強共價相互作用，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，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。并具體探討了MSA-CdSe量子點與血紅蛋白相互作用的機理。
　　(3)在成功制備出了高熒光量子產(chǎn)率的CdSe量子點的基礎(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