水溶性氧化锌量子点的制备及水溶性研究文献综述

课题

名称

水溶性氧化锌量子点的制备及水溶性研究

课题来源

自然科学基金与部、省、市级以上科研课题

课题类型

论文的背景、目的和意义

ZnO量子点因具有良好的光学、电学等性质而受到人们的关注,因此有关方面的研究有不少报道。1998年,Bruchez和Chan同时报道了采用量子点进行生物荧光标记的研究结果.之后不断有人制备出量子点并将其用于生物分子的检测试验。但使用的量子点多为有一定毒性的CdS ,CdSe,ZnS 和CdTe等化合物,推广应用具有明显的局限性 。

在乙醇溶液中合成的ZnO量子点粒径小,粒度均匀,能产生明显的量子限域效应。但ZnO量子点的稳定性不理想。 原因是ZnO量子点的粒径随时间的延长不断长大。大量研究对此进行了改进。 做法主要是通过较高浓度的表面活性剂包覆ZnO量子点,钝化ZnO量子点的表面缺陷来提高量子点的稳定性。

在生物领域,由于测试体系主要为水相,因此要求所采用的ZnO量子点在水相和一定的 盐溶液中具有良好的荧光稳定性。为了研究ZnO量子点在水溶液中与生物分子的作用机理,就需要寻找恰当的表面修饰材料 , 制备出符合生物分析要求的ZnO量子点。

国内外研究概况

西南科技大学材料科学与工程学院刘猛，庄稼等通过Sol-gel法, 在非水稀溶液中制备出SiO₂包覆的ZnO量子点。ZnO量子点的浓度为0.001 mol·L^-1, 稳定性良好。

西南科技大学吴杰利用溶胶-凝胶法在乙醇相中制备出 ZnO 量子点。并通过 3-氨丙基三乙氧基硅烷（APTES）在乙醇溶液中中对 ZnO 量子点进行包覆，成功合成出由氨基硅氧烷包覆的ZnO/Aminopropyl-siloxane量子点。接着使用聚乙二醇（PEG-600）对上述的量子点再次进行表面修饰，得到了能长期稳定分散于水中的 ZnO/Aminopropylsiloxane-PEG 量子点（ZnO-ASP量子点）

天津大学理学院 张京等采用无水乙醇为反应溶剂、氢氧化钾为OH^-源、乙酸锌作为Zn² 源、gamma;-氨丙基三乙氧基硅烷（APTES）作为表面修饰剂，通过溶胶-凝胶法，在低温下成功地制备了具有良好分散性、水溶性的 由APTES 包覆的黄色荧光ZnO 量子点。并在此基础上通提高两步反应在温和的条件下制备出了具有生物相容性的绿光荧光的 由APTES 包覆的 ZnO-MgO 量子点。

研究内容

1. 反应前驱体溶液的制备

首先将440 mg乙酸锌加入到30mL无水乙醇中,在85 ℃油浴控温磁力搅拌器上回流搅拌。

将44 mg五水合乙酸镁加入到5 mL无水乙醇中。

将100 mg NaOH加入到10mL无水乙醇中,在85℃油浴控温磁力搅拌器上回流搅拌。

1. 制备ZnO量子点

首先将配好的乙酸镁滴加在上述澄清的85 ℃乙酸锌溶液中，回流1.5 h。

将乙酸锌-乙酸镁混合溶液和NaOH溶液冷却到室温，将乙酸锌-乙酸镁混合溶液置于冰水浴中剧烈搅拌，将NaOH溶液缓慢滴加在乙酸锌-乙酸镁混合溶液中。完全加入后混合液应澄清。

待反应完全后，加入100 ml甲醇溶液，静置沉淀0.5 h。用吸管移去上清液，将剩余液体超速离心，所得沉淀即ZnO量子点。

将所得ZnO量子点溶于16 ml无水乙醇中。

1. 制备HNSP

取100 mg SiO₂加入到10 ml水中，超声溶解。

取150 mg CTAB加入到10 ml水中，50℃加热溶解。

将CTAB溶液加入到SiO₂溶液中，加入10 ml水和30 ml无水乙醇。常温搅拌。

向溶液中加入0.55 ml氨水，常温搅拌30 min。

向溶液中加入0.25 ml TEOS，常温搅拌6 h。

将所得溶液超速离心，除去上清液。

（4）ZnO量子点的表面修饰

取50 mg HNSP溶于10 ml无水乙醇中，加入4ml ZnO量子点，常温搅拌。待反应完全后超速离心并除去上清液。

预期的结果

通过选择合适的包覆剂对 ZnO 量子点进行表面修饰，制备了具有良好水溶性，绿色荧光的 ZnO 量子点。

论文工作进度安排

2015.3找指导老师确定论文研究方向，查询相关文献并撰写开题报告

2015.4-2015.5 完成论文所需的实验，收集实验数据

2015.6 完成论文初稿

参考

文献

非水稀溶液中SiO2包覆ZnO量子点的制备及其发光特性研究_刘猛

ZnO量子点的制备与改性研究_吴杰

水溶性ZnO量子点制备及其光学性质_庄稼

水溶性ZnO量子点的制备研究_刘猛

水溶性ZnO量子点的制备及其性能研究_张京

氧化锌量子点的制备与表征研究_张成波

ZnO量子点的制备及其条件优化_张立平

ZnO量子点的溶胶_凝胶法制备及光致发光特性研究_张祥强

指导教师

意 见

指导教师签名：

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教研室意见

学院意见

教研室主任签名：

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教学院长签名：

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