一种二氧化硅量子点复合材料的制备方法
文献发布时间:2023-06-19 10:30:40
技术领域
本发明涉及一种二氧化硅量子点复合材料的制备方法,具体涉及一种在硅球内部原位生长量子点方法。本发明属于纳米材料及新型量子点领域。
背景技术
量子点(quantum dots,QDs)是一种新型的荧光纳米材料,具有宽带吸收与窄带发射,发射波长随粒径可调,双光子吸收截面大、荧光寿命长和荧光强度高等优良的光化学性质,近些年广泛应用于在细胞和活体成像、免疫层析检测等生物医疗领域。特别地,在高灵敏和高通量的生物分析和检测方面具有重大应用前景。然而量子点尺寸较小(2-10 nm),在与核酸或蛋白等生物小分子偶联后,难于分离纯化。同时,商业化的量子点多数为半导体量子点,水溶性差、毒性高,极大地限制了其在生物医学诊断等方面的应用。
为解决上述难题,目前主要制备量子点复合物材料,改善量子点的水溶性和生物相容性,而较大的尺寸也可以改善量子点的分离难题。目前常用的复合材料主要包括:二氧化硅:(中国发明 :空心多孔硅球包覆量子点荧光传感器的制备及其应用,公开号:CN104927866A。);聚苯乙烯:(一种核壳量子点/聚苯乙烯荧光微球的制备方法,公开号:CN106519098A。);聚多糖类:(量子点/TiO2纳米复合水凝胶软反应器催化材料的制备方法,公开号:CN106215952A。);聚丙烯酰胺:(一种CdSeTeS量子点-聚丙烯酰胺纳米微球的水相微波制备方法,公开号:CN106590623A。)。此类量子点复合材料主要将量子点包覆在复合材料内部,或者通过物化方法接枝在复合材料外部,然而制备条件难以控制,所得复合微球粒径较大,极易不均匀。
发明内容
针对现有技术存在的不足,本发明目的在于提供二氧化硅量子点复合材料的制备方法。
本发明目的提供下述方案实现,一种二氧化硅量子点复合材料的制备方法,以介孔二氧化硅为载体,在硅球内部原位生长量子点,包括如下步骤:
(1)介孔二氧化硅制备:
①方法1:取4.5 mL TEOS彻底溶解于45.5 mL无水乙醇;取17-31 mL无水乙醇、1-15 mL氨水、2-16 mL超纯水混合均匀;将以上两种溶液混合均匀,室温搅拌过夜,超纯水彻底清洗,真空干燥得介孔SiO
②方法2:取4.5 mL TEOS彻底溶解于45.5 mL无水乙醇;取29-36 mL无水乙醇、8-15 mL氨水、6 mL超纯水混合均匀;将以上两种溶液混合均匀,室温搅拌过夜,记为溶液Ⅰ;4.5 mL TEOS、6 mL超纯水、15 mL氨水、74.5 mL彻底溶解,随后加入0-3 mL溶液Ⅰ,室温搅拌6 hr,记为溶液II;4.5 mL TEOS、6 mL超纯水、15 mL氨水、74.5 mL彻底溶解,随后加入0-15mL溶液II,室温搅拌6 hr,真空干燥得介孔SiO
(2)二氧化硅量子点复合材料制备:
取0.5 g 介孔SiO
本发明机理是:通过正硅酸乙酯(TEOS)、氨水、氢氧化钠、乙醇共同作用制备介孔二氧化硅微球;进一步地,以锌离子替换硅球内部的氨基离子,随后采用硫化钠硫化,高温煅烧,从而制备二氧化硅量子点复合微球。
所述的介孔SiO
所述的锌盐为硝酸锌、氯化锌、硫酸锌中任意一种;所述的镉盐为氯化镉。
所述高温煅烧温度为600-800℃。
本发明所述盐酸浓度为4 mol/L -6 mol/L。
本发明提供了一种以以介孔二氧化硅为载体,在硅球内部原位生长量子点的复合材料的制备方法。通过控制反应条件制备不同尺寸的介孔二氧化硅,采用离子交换的方式在二氧化硅硅球内部原位合成量子点,避免量子点在极性条件下的快速降解或聚合,增加了量子点在水溶液中的稳定性,通过控制条件在其内部原位生长荧光量子点,从而得到二氧化硅量子点复合材料。本发明制备的复合材料具有尺寸均匀、荧光性能稳定、生物相容性好的特点,能够满足生物检测应用的需求。
附图说明
图1为实施例1所制备的ZnS@SiO
具体实施方式
以下通过具体的实施例对本发明的技术方案作进一步描述。以下的实施例是对本发明的进一步说明,而不限制本发明的范围。
实施例1
一种二氧化硅量子点复合材料,以介孔二氧化硅为载体,在硅球内部原位生长量子点,按如下步骤制备:
(1)介孔二氧化硅制备:
取4.5 mL TEOS彻底溶解于45.5 mL无水乙醇;取28 mL无水乙醇、15 mL氨水、7 mL超纯水混合均匀;将以上两种溶液混合均匀,室温搅拌过夜,超纯水彻底清洗,真空干燥得介孔SiO
(2)二氧化硅量子点复合材料制备:
取0.5 g 介孔SiO
实施例2
一种二氧化硅量子点复合材料,与实施例1步骤(1)相同,按如下步骤制备:
(1)介孔二氧化硅制备:
取4.5 mL TEOS彻底溶解于45.5 mL无水乙醇;取28 mL无水乙醇、15 mL氨水、7 mL超纯水混合均匀;将以上两种溶液混合均匀,室温搅拌过夜,超纯水彻底清洗,真空干燥得介孔SiO
(2)二氧化硅量子点复合材料制备:
取0.5 g SiO
实施例3
一种二氧化硅量子点复合材料,与实施例1步骤相近,按如下步骤制备:
(1)介孔二氧化硅制备:
取4.5 mL TEOS彻底溶解于45.5 mL无水乙醇;取29 mL无水乙醇、15 mL氨水、6 mL超纯水混合均匀;将以上两种溶液混合均匀,室温搅拌过夜,记为溶液Ⅰ;
取4.5 mL TEOS、6 mL超纯水、15 mL氨水、74.5 mL彻底溶解,随后加入12.5 mL溶液Ⅰ,室温搅拌6 hr,记为溶液II;
4.5 mL TEOS、6 mL超纯水、15 mL氨水、74.5 mL彻底溶解,随后加入25 mL溶液II,室温搅拌6 hr,真空干燥得介孔SiO
(2)二氧化硅量子点复合材料制备:
取0.5 g SiO
实施例4
一种二氧化硅量子点复合材料,与实施例3步骤(1)相同,按如下步骤制备:
(1)介孔二氧化硅制备:
取4.5 mL TEOS彻底溶解于45.5 mL无水乙醇;取29 mL无水乙醇、15 mL氨水、6 mL超纯水混合均匀;将以上两种溶液混合均匀,室温搅拌过夜,记为溶液Ⅰ;
取4.5 mL TEOS、6 mL超纯水、15 mL氨水、74.5 mL彻底溶解,随后加入12.5 mL溶液Ⅰ,室温搅拌6 hr,记为溶液II;
4.5 mL TEOS、6 mL超纯水、15 mL氨水、74.5 mL彻底溶解,随后加入25 mL溶液II,室温搅拌6 hr,真空干燥得介孔SiO
(2)二氧化硅量子点复合材料制备:
取0.5 g SiO
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