水溶性CdSe量子點(diǎn)的制備表征及牛血清蛋白標(biāo)記

1、2013年度本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）水溶性量子點(diǎn)（cdse）的制備表征及牛血清蛋白標(biāo)記院 系： 理學(xué)院 物理系 專 業(yè)： 物理學(xué) 年 級(jí)： 2009級(jí) 學(xué)生姓名： 李童林 學(xué) 號(hào)： 200902050205 導(dǎo)師及職稱： 張宏偉（副教授） 2013年6月water-soluble cdse quantum dots perparation characteerization and bovin serum protein markers department:physics department, college of sciencesmajor:physicsgrade:2009student

2、s name:li tong linstudent no.:200902050205tutor: zhang hong wei （associate professor）june,2013畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）原創(chuàng)性聲明本人所呈交的畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）是我在導(dǎo)師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。據(jù)我所知，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文（設(shè)計(jì)）不包含其他個(gè)人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。對(duì)本論文（設(shè)計(jì)）的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中作了明確說明并表示謝意。作者簽名： 日期： 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）授權(quán)使用說明 本論文（設(shè)計(jì)）作者完全了解紅河學(xué)院有關(guān)保留、使用畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）的規(guī)定，學(xué)校有權(quán)保

3、留論文（設(shè)計(jì)）并向相關(guān)部門送交論文（設(shè)計(jì)）的電子版和紙質(zhì)版。有權(quán)將論文（設(shè)計(jì)）用于非贏利目的的少量復(fù)制并允許論文（設(shè)計(jì)）進(jìn)入學(xué)校圖書館被查閱。學(xué)?？梢怨颊撐模ㄔO(shè)計(jì)）的全部或部分內(nèi)容。保密的論文（設(shè)計(jì)）在解密后適用本規(guī)定。 作者簽名： 指導(dǎo)教師簽名：日期： 日期： 李童林 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）答辯委員會(huì)(答辯小組)成員名單姓名職稱單位備注張青友副教授紅河學(xué)院理學(xué)院物理系 王全彪副教授紅河學(xué)院理學(xué)院物理系王晟宇講師紅河學(xué)院理學(xué)院物理系摘 要半導(dǎo)體量子點(diǎn)是半導(dǎo)體領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。在量子點(diǎn)研究中, 以化學(xué)方法制備的量子點(diǎn)最為著名。事實(shí)上, 在上世紀(jì)年代, 人們對(duì)半導(dǎo)體量子點(diǎn)的研究最早就是從鑲嵌在玻璃中

4、的量子點(diǎn)開始的。隨著合成方法的改進(jìn), 量子點(diǎn)的尺度已能得到較精確的控制, 通過制備條件改變量子點(diǎn)的尺寸, 量子點(diǎn)的發(fā)射波長(zhǎng)可以覆蓋從綠到紅的很大光譜范圍。這種發(fā)光波長(zhǎng)隨尺寸連續(xù)可調(diào)的特點(diǎn), 使這種量子點(diǎn)在生物標(biāo)識(shí)、熒光顯示等方面得到廣泛的應(yīng)用。 使用巰基乙酸（tga）為穩(wěn)定劑，以nahse 為前驅(qū)體在水相中合成了cdse 半導(dǎo)體量子點(diǎn)(quantum dots, qds) 材料。通過熒光發(fā)射光譜( pl)、通過紫外吸收光譜(uv- vis) 手段對(duì)制備的樣品進(jìn)行了表征，探索適用于生物標(biāo)記水溶性量子點(diǎn)的制備條件，為以后量子點(diǎn)生物標(biāo)記做基礎(chǔ)。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明： 紫外吸收峰、熒光發(fā)射峰隨反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)

5、有明顯藍(lán)移, 隨反應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng)熒光發(fā)射譜的半峰寬逐漸變寬，即粒徑在不斷長(zhǎng)大；根據(jù)反應(yīng)時(shí)間、ph值、se和cd離子濃度比例不同得到不同粒徑的量子點(diǎn)材料。使用為的前驅(qū)體得到的產(chǎn)物純度高，量子點(diǎn)粒徑小，且反應(yīng)速度較快，熒光強(qiáng)度好，便于實(shí)驗(yàn)的研究，有很好的現(xiàn)實(shí)使用意義；所以本文敘述內(nèi)容以nahse 為前驅(qū)體改進(jìn)前驅(qū)體的制備方案在水相中合成cdse 半導(dǎo)體量子點(diǎn)方法為基礎(chǔ)研究量子點(diǎn)的熒光特性和標(biāo)記牛血清蛋白為后續(xù)研究做基礎(chǔ)。 關(guān)鍵詞 ：水相制備量子點(diǎn)；cdse量子點(diǎn)表征；牛血清蛋白標(biāo)記 abstract semiconductor quantum dot is one of research hotspo

6、t of semiconductor. in the quantum dot study, most famous for quantum dots by chemical methods for preparation of the. in fact, in the 1960s, research of semiconductor quantum dots is the earliest from quantum dots embedded in a glass in the beginning. with the improvement of synthesis method, quant

7、um dot scales can be accurately controlled, quantum dot size through the preparation conditions, the emission wavelength of quantum dots can cover a large spectral range from green to red. characteristics of the light wavelength with size adjustable, the quantum dots in biological labeling, fluoresc

8、ent display has been widely used. the use of thioglycolic acid (tga) as stabilizer, precursor synthesized in aqueous solution of cdse semiconductor quantum dots on nahse (quantum dots, qds) materials. the fluorescence emission spectra (pl), by uv absorption spectroscopy (uv- vis) of the prepared sam

9、ples were characterized by means of exploration, preparation conditions on biomarkers of water-soluble quantum dots, as the basis for the future quantum dot biomarkers. the experimental results show that: the emission peak with the reaction time, uv absorption, fluorescence extension have obvious bl

10、ue shift, along with the increase of reaction time fluorescence emission spectrum of the half peak width became wider, the particle size is growing; according to the reaction time, ph, se and cd ion concentration in different proportions to get different particle quantum dot size materials. the prec

11、ursor to obtain high product purity, quantum dot small particle size, and reaction speed, fluorescence intensity, convenient to study the experiment, has the very good practical significance; so this article describes the content to nahse for the preparation of precursor improved precursor in the aq

12、ueous phase synthesis of cdse semiconductor quantum dot method based on quantum dot fluorescence characteristics and labeled bovine serum albumin as a foundation for the follow-up study.keywords: aqueous preparation of cdse quantum dots； quantum dots； characterization； bovine serum protein markers目

13、錄1 緒 論11.1 量子點(diǎn)的基本概述11.2、量子點(diǎn)的制備21.3、量子點(diǎn)材料的應(yīng)用31.3.1、量子點(diǎn)在生命科學(xué)中的運(yùn)用31.3.2、量子點(diǎn)在化學(xué)電池領(lǐng)域的運(yùn)用42 水溶性cdse量子點(diǎn)的制備及其性質(zhì)52.1、制備原理52.2、實(shí)驗(yàn)部分62.2.1、實(shí)驗(yàn)試劑62.2.2、實(shí)驗(yàn)儀器62.2.3 樣品制備62.3 量子點(diǎn)的表征92.3.1 熒光檢測(cè)92.3.2 紫外光檢測(cè)103 水溶性cdse量子點(diǎn)牛血清蛋白質(zhì)標(biāo)記134 本文結(jié)果與展望14參考文獻(xiàn)15致謝161 緒 論1.1 量子點(diǎn)的基本概述量子點(diǎn)是一種半導(dǎo)體的納米晶體，從70年代末起引起廣泛關(guān)注。由于其獨(dú)特的光學(xué)和電學(xué)性質(zhì)而引起科學(xué)家們的廣

14、泛關(guān)注, 已經(jīng)成為納米技術(shù)的突出代表。量子點(diǎn)又可稱為半導(dǎo)體納米微晶體，由-族或者-族元素組成的納米顆粒，它具有良好的光譜性能、激光波長(zhǎng)范圍寬且分布連續(xù)、發(fā)射波長(zhǎng)范圍窄且對(duì)稱的特點(diǎn)，通過調(diào)節(jié)晶體粒的尺寸和組分還能控制發(fā)射光譜的位置1。 目前量子點(diǎn)已經(jīng)引起各領(lǐng)域的廣泛重視，尤其是在細(xì)胞標(biāo)記、篩選藥物、醫(yī)學(xué)成像、生物成像等生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域更展示了其廣泛的應(yīng)用前景。隨著量子點(diǎn)制備技術(shù)的不斷提高，量子點(diǎn)己越來(lái)越可能應(yīng)用于生物學(xué)研究?，F(xiàn)以發(fā)現(xiàn)量子點(diǎn)在生物標(biāo)記、人體病理學(xué)、植物細(xì)胞分離與標(biāo)記、基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、微生物、生物成像以及生物芯片等研究領(lǐng)域中都具重要應(yīng)用。 1970 年, 半導(dǎo)體超晶格、量子阱概念的

15、提出,開創(chuàng)了人工設(shè)計(jì)、制備低維量子結(jié)構(gòu)材料研究的新領(lǐng)域。 所謂低維量子結(jié)構(gòu)材料, 通常是指除三維體材料之外的二維超晶格、量子阱材料, 一維量子線和零維量子點(diǎn)材料。 二維超晶格、量子阱材料是指載流子在兩個(gè)方向( 如在x , y 平面內(nèi)) 上可以自由運(yùn)動(dòng), 而在另外一個(gè)方向( z ) 則受到約束, 即材料在這個(gè)方向的特征尺寸可與電子的德布羅意波長(zhǎng)相比擬或更小。在量子線材料中, 載流子僅在一個(gè)方向可以自由運(yùn)動(dòng), 而在另外兩個(gè)方向則受到約束；在量子點(diǎn)中,載流子在三個(gè)維度上都受到勢(shì)壘約束而不能自由運(yùn)動(dòng)。 根據(jù)量子力學(xué)分析, 量子點(diǎn)中的載流子在三個(gè)維度方向上的能量都是量子化的, 其態(tài)密度分布為一系列的分立

16、函數(shù), 類似于原子光譜性質(zhì), 因而人門往往也把量子點(diǎn)稱之為人工原子。 控制量子點(diǎn)的幾何形狀和尺寸可改變其電子態(tài)結(jié)構(gòu), 實(shí)現(xiàn)量子點(diǎn)器件的電學(xué)和光學(xué)性質(zhì), 是目前能帶工程設(shè)計(jì)的一個(gè)重要組成部分, 也是國(guó)際研究的前沿?zé)狳c(diǎn)領(lǐng)域2。由于量子點(diǎn)所具有的量子尺寸( 約束) 、量子隧穿、庫(kù)侖阻塞、量子干涉、多體關(guān)聯(lián)和非線性光學(xué)效應(yīng)明顯, 以及它在微電子、光電子器件, 超大規(guī)模集成電路和超高密度存儲(chǔ)以及量子計(jì)算等方面的潛在應(yīng)用優(yōu)勢(shì), 故在低維量子結(jié)構(gòu)的研究中, 對(duì)載流子施以盡可能多的空間限制, 制備零維量子點(diǎn)結(jié)構(gòu)并開發(fā)其應(yīng)用, 受到世界各國(guó)科學(xué)家和有眼光的企業(yè)家的高度重視.量子點(diǎn)結(jié)構(gòu)是一個(gè)涉及物理、化學(xué)和材料等

17、多學(xué)科交叉的研究領(lǐng)域, 內(nèi)容廣泛. 本文主要討論半導(dǎo)體量子點(diǎn)的制備、性質(zhì)和它可能的應(yīng)用2。 1.2、量子點(diǎn)的制備 早期的發(fā)光量子點(diǎn) 是在有機(jī)溶劑中制備的, 其制備條件苛刻, 反應(yīng)步驟較復(fù)雜, 成本較高,給推廣應(yīng)用帶來(lái)了一定的困難. 因此, 研究在水溶液中直接合成半導(dǎo)體量子點(diǎn)在生物醫(yī)學(xué)研究中的應(yīng)用具有重要意義。本文討論了用nahse 為前驅(qū)體在水相中合成cdse量子點(diǎn) 的生長(zhǎng)過程和熒光性能在不同條件下的比較。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:選用nahse前驅(qū)體制備cdse量子點(diǎn), 紫外吸收峰、熒光發(fā)射峰隨反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)有明顯籃移, 即粒徑在不斷長(zhǎng)大；隨反應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng)熒光發(fā)射譜的半峰寬逐漸變寬，制備反應(yīng)條件不同, 反

18、應(yīng)相同的時(shí)間, 可以得到不同粒徑的量子點(diǎn)材料。1.2.1、水相制備 水相制備cdse量子點(diǎn)的方法很多本文主要以nahse為前驅(qū)體，以巰基乙酸為保護(hù)劑的制備方法。制備中以巰基乙酸為穩(wěn)定劑是防止制備的量子點(diǎn)發(fā)生團(tuán)聚。巰基乙酸又名硫代甘醇酸或硫代乙醇酸，或硫醇代乙酸，為羥基乙酸的相應(yīng)含硫化合物，也是最簡(jiǎn)單的硫基羧酸， 分子式為hsch2cooh 或c2h4o2s，縮寫為tga。巰基乙酸分子中含有羧基和巰基，具有羧酸和硫醇兩者的典型反應(yīng)，能生成鹽、酯、硫胺等化合物，以巰基乙酸為原料的系列精細(xì)化學(xué)品有著廣泛的市場(chǎng)和前景。該產(chǎn)品為醫(yī)藥芬那露、獸藥地克珠利的中間體，也可用作抗氧劑、催化劑及生化研究，還可用于

19、鑒定鐵、鉬、銀、鋁、錫等的試劑，其衍生物還可用作脫毛劑、卷發(fā)劑、聚氯乙烯加工的熱穩(wěn)定劑、石油工業(yè)中的緩蝕劑、選礦助劑以及有機(jī)合成中間體等3 。在制備當(dāng)中所用到的反應(yīng)方程式為: （前驅(qū)體的配制） 上述反應(yīng)式可見:還原性較強(qiáng)，因此，在制備前驅(qū)體過程中，應(yīng)注意防止被氧化，和粉的反應(yīng)劇烈，并伴隨放出大量氣體，在常溫常壓下反應(yīng)也能夠進(jìn)行。1.3 量子點(diǎn)材料的應(yīng)用 隨著量子點(diǎn)材料的深入研究，量子點(diǎn)材料的應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越寬，已經(jīng)受到廣大科研者的關(guān)注。主要從量子點(diǎn)的光電性能進(jìn)行研究，像生物熒光探針、量子點(diǎn)太陽(yáng)能電池、量子點(diǎn)激光器、量子點(diǎn)染色劑等領(lǐng)域都主要對(duì)量子點(diǎn)的光電性能進(jìn)行研究。由于量子點(diǎn)受制備條件不完善研究

20、進(jìn)行緩慢，因此基礎(chǔ)的制備成為研究的重點(diǎn)。1.3.1 量子點(diǎn)在生命科學(xué)中的運(yùn)用 1998 年, alivisatos和nie 兩個(gè)研究小組分別提出量子點(diǎn)可作為生物探針, 并且適用于活細(xì)胞體系的理論。解決了如何將水溶性量子點(diǎn)通過表面的活性基團(tuán)與生物大分子偶聯(lián)的問題。alivisatos 等報(bào)道可以通過靜電引力、氫鍵作用或特異的配體-受體相互作用將生物分子結(jié)合在量子點(diǎn)的表面。他們采用兩種大小不同的量子點(diǎn)標(biāo)記小白鼠的纖維細(xì)胞, 一種發(fā)射綠色熒光, 一種發(fā)射紅色熒光, 并且將發(fā)射紅色熒光的量子點(diǎn)特異地標(biāo)記在f-肌動(dòng)蛋白絲上, 而發(fā)射綠光的量子點(diǎn)與尿素和乙酸結(jié)合, 這樣的量子點(diǎn)與細(xì)胞核具有高親和力, 并且

21、可以同時(shí)在細(xì)胞中觀察到紅色和綠色的熒光。1 量子點(diǎn)可能會(huì)在細(xì)胞生物學(xué)領(lǐng)域產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。研究人員們已發(fā)現(xiàn)可以用量子點(diǎn)來(lái)監(jiān)測(cè)細(xì)胞內(nèi)部或細(xì)胞表面的蛋白質(zhì), 即可以用量子點(diǎn)來(lái)標(biāo)記一個(gè)蛋白質(zhì), 作為一種觀察細(xì)胞活動(dòng)事件的方法。這將幫助我們更深刻的理解細(xì)胞是怎樣工作的, 也有可能會(huì)改變細(xì)胞生物學(xué)家設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的方法。用熒光染料分子對(duì)細(xì)胞內(nèi)部的組分進(jìn)行標(biāo)記,是一種廣泛應(yīng)用于細(xì)胞生物學(xué)研究的方法。如果能夠解決不同材料的量子點(diǎn)與生物分子偶聯(lián)的問題,就可以用量子點(diǎn)來(lái)代替很多熒光染料分子, 從而在細(xì)胞器定位、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、原位雜交、胞內(nèi)組分的運(yùn)動(dòng)和遷移等研究中發(fā)揮巨大作用。例如, 可以將量子點(diǎn)交聯(lián)在特異性抗體上, 而這些抗

22、體是可以和細(xì)胞內(nèi)不同的細(xì)胞器或骨架系統(tǒng)特異性結(jié)合, 就相當(dāng)于給各種細(xì)胞器或骨架系統(tǒng)貼上了“ 標(biāo)簽”, 可以分辨不同的細(xì)胞器或骨架系統(tǒng), 進(jìn)行詳盡研究。由于大小不同、材料不同的量子點(diǎn)受到光激發(fā)后發(fā)出一系列不同顏色( 光譜) 的光, 且發(fā)射的熒光強(qiáng)度足以使光學(xué)設(shè)備檢測(cè)到單獨(dú)的量子點(diǎn)。加之量子點(diǎn)很穩(wěn)定, 一般在數(shù)個(gè)小時(shí)之內(nèi)可經(jīng)受反復(fù)的激發(fā), 而光學(xué)特性不會(huì)有明顯變化。假如兩個(gè)生物分子之間可發(fā)生相互作用, 則標(biāo)記其上的不同的量子點(diǎn)就會(huì)因此互相靠近, 那么在這一區(qū)域中的光譜就會(huì)發(fā)生變化, 成為兩個(gè)光譜的疊加, 在合適的條件下, 甚至可能發(fā)生能量轉(zhuǎn)移, 即受體量子點(diǎn)的熒光增強(qiáng)。如果將某一生物過程中的有關(guān)生

23、物分子標(biāo)記上不同顏色的量子點(diǎn), 就可能制作一個(gè)監(jiān)測(cè)活細(xì)胞中這一過程中生物分子之間相互作用的動(dòng)畫。量子點(diǎn)有可能成為篩選藥物的有力工具。通常, 一個(gè)有效的藥物為達(dá)到所需的藥效往往要和數(shù)個(gè)不同的靶分子結(jié)合, 同時(shí)要避開其他的一些靶位點(diǎn)以避免副作用。將不同顏色的量子點(diǎn)與藥物的不同的靶分子結(jié)合, 就可以一次性檢測(cè)藥物的作用靶分子。假如一種藥物上只展示出藍(lán)色、淺綠色、綠色等藥效所需作用的靶分子, 同時(shí)不顯示出橙色、黃色、紅色這些代表副作用的靶分子, 則說明已成功找到一種有效的藥物。量子點(diǎn)在細(xì)胞生物學(xué)中的應(yīng)用也可能會(huì)為將來(lái)藥物作用機(jī)制的研究提供非常有價(jià)值的方法和信息。量子點(diǎn)還可能應(yīng)用于醫(yī)學(xué)成像, 由于可見光

24、最多只能穿透毫米級(jí)厚度的組織, 而紅外光則可穿透厘米級(jí)厚度的組織, 因此將某些在紅外區(qū)發(fā)光的量子點(diǎn)標(biāo)記到組織或細(xì)胞內(nèi)的特異組分上, 并用紅外光激發(fā), 就可以通過成像檢測(cè)的方法來(lái)分析研究組織內(nèi)部的情況, 達(dá)到診斷的目的。1.3.2 量子點(diǎn)在化學(xué)電池領(lǐng)域的運(yùn)用 目前, 人類正面臨著環(huán)境不斷惡化和能源日漸短缺的嚴(yán)重問題, 加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)和開發(fā)清潔能源是各國(guó)政府所高度關(guān)注的焦點(diǎn)。因此, 近年來(lái)人們對(duì)太陽(yáng)能開發(fā)和利用的研究進(jìn)展極為迅速.作為一種重要的光電能量轉(zhuǎn)換器件, 太陽(yáng)電池的研究一直受到人們的熱切關(guān)注. 太陽(yáng)電池可以分為兩大類: 一類是基于半導(dǎo)體p一n 結(jié)中載流子輸運(yùn)過程的無(wú)機(jī)固態(tài)太陽(yáng)電池,另一類則是

25、基于有機(jī)分子材料中光電子化學(xué)過程的光電化學(xué)太陽(yáng)電池。第一類太陽(yáng)電池已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化或商業(yè)化, 而第二類太陽(yáng)電池正處于研究與開發(fā)之中。但是, 不論哪類太陽(yáng)電池,目前的能量轉(zhuǎn)換效率都遠(yuǎn)低于其理論預(yù)測(cè)值。 也就是說, 在太陽(yáng)電池的光電能量轉(zhuǎn)換過程中, 有相當(dāng)一部分光能白白地浪費(fèi)了。盡管人們已采用各種方法使太陽(yáng)電池的轉(zhuǎn)換效率得到了一定改善, 但尚不能使其大幅度提高. 找到一種更有效的途徑或?qū)Σ? 使太陽(yáng)電池的實(shí)際能量轉(zhuǎn)換效率接近其理論預(yù)測(cè)值, 成為材料物理! 光伏器件與能源科學(xué)的一項(xiàng)重大課題4。 低維半導(dǎo)體物理的研究指出, 通過調(diào)節(jié)量子點(diǎn)的直徑改變其帶隙寬度, 可以最大限度地實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)光能的吸收。此外, 量

26、子點(diǎn)自身所具有的較大偶極子動(dòng)量將導(dǎo)致電荷的快速分離和大的激發(fā)系數(shù), 從而進(jìn)一步減小暗電流4。尤其是利用發(fā)生在量子點(diǎn)內(nèi)的電子相互碰撞, 量子點(diǎn)敏化太陽(yáng)電池具有一個(gè)光子產(chǎn)生多個(gè)電子的能力, 對(duì)提高太陽(yáng)電池的光伏性能也是非常有效的。在制作染料敏化太陽(yáng)能電池中所用到的量子點(diǎn)大多是cds和cdse兩種。2 水溶性cdse量子點(diǎn)的制備及其性質(zhì)2.1 制備原理本文制備cdse水溶性量子點(diǎn)的制備方法是先用se粉與nabh4反應(yīng)制備前驅(qū)體nahse，nahse和cdcl2水溶液反應(yīng)，用巰基乙酸（tga）做為保護(hù)劑（穩(wěn)定劑）制備cdse量子點(diǎn)。由于se粉和nabh4水溶液反應(yīng)緩慢，并且生成物易被氧化。因此本實(shí)驗(yàn)對(duì)

27、實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行改進(jìn)使得反應(yīng)時(shí)間縮短、前驅(qū)體不易被氧化。制備cdse量子點(diǎn)的主要方程式： 2.2 實(shí)驗(yàn)部分2.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑氯化鎘()(ar)、硒粉()(ar)、硼氫化鈉()(ar)、氮?dú)?)、氫氧化鈉(ar)，巰基乙酸(ar)，自制二次蒸餾水或三級(jí)水（三次蒸餾水）。2.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器三口燒瓶、球形冷凝管、小燒杯、磁子、注射器、移液管、容量瓶、量筒，鐵架臺(tái)、玻璃棒、燒杯、膠管、塞子、溫度計(jì)、小瓶子、電子天平、恒溫磁力攪拌器、紫外分光光度計(jì)、熒光分光光度計(jì)、ph計(jì)等。2.2.3 樣品制備 在制備過程中所需藥品的量可以根據(jù)反應(yīng)方程式計(jì)算和所需樣品的濃度進(jìn)行調(diào)節(jié)，但氫氧化鈉使用以ph值的調(diào)節(jié)最好配制

28、成濃度為1mol/l的溶液。2.2.3.1 氫氧化鈉水溶液制備在250ml的容量瓶中加入一定量的二次蒸餾水，用電子天平稱起10g的固體于容量瓶中，再加入適量的二次水使得容量瓶中的液體體積剛好為250ml，充分振蕩，得到1mol/l的水溶液，密封保存，留作備用。2.2.3.2 前驅(qū)體的配制用電子天平稱取適量的se粉和固體放入小瓶子里面用軟橡膠塞密封，再用注射器往小瓶子里面注入適量的三級(jí)水或二級(jí)水，看到小瓶子里面有氣泡產(chǎn)生時(shí)把注射器中拔出再在小瓶子的瓶口上用透明膠帶裹緊使得小瓶子瓶塞不漏氣，在把注射器的塞子拔出往注射器中注入三級(jí)水然后插入小瓶子中使空氣難以進(jìn)入小瓶子中，會(huì)看到有氣體從注射器針頭處往

29、上冒反應(yīng)裝置如圖2-1所示。然后靜置使得小瓶子中液體呈無(wú)色溶液和注射器中看不到有氣泡時(shí)前驅(qū)體制備完成。圖2-1 前驅(qū)體的配制裝置2.2.3.3 制備cdse水溶性量子點(diǎn)用電子天平稱取適量的放入燒杯中加入適量的水放置于磁力攪拌器上放入磁子攪拌使氯化鎘固體充分溶解，再在燒杯中加入適量的巰基乙酸，會(huì)看到溶液變?yōu)槿榘咨啙幔?。在往燒杯中緩慢加入配制好的氫氧化鈉溶液，溶液變?yōu)槌吻?，在此過程中攪拌不易停止，并且在加氫氧化鈉溶液時(shí)要注意觀察，如果加入的氫氧化鈉溶液過量溶液不會(huì)澄清。當(dāng)溶液變澄清時(shí)往溶液中通入氮?dú)獬?0分鐘再加入配制好的前驅(qū)體，溶液立刻變紅色或橙黃色。再在溶液中滴加氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)所需ph

30、值，用ph計(jì)監(jiān)測(cè)。把溶液倒入三口燒瓶中再通氮?dú)?0分鐘，這樣量子點(diǎn)的制備過程基本結(jié)束，剩下的就是簡(jiǎn)單的恒溫加熱，恒溫加熱裝置如圖2-2所示。圖2-2 恒溫加熱裝置（f101b恒溫磁力攪拌器）2.2.3.4 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象在制備cdse水溶性量子點(diǎn)過程中成敗在于三點(diǎn)：一 、前驅(qū)體的配制，由于硒粉和硼氫化鈉水溶液反應(yīng)緩慢，因此兩種藥品都用固體混合后再加三級(jí)水，并且在配制前驅(qū)體時(shí)應(yīng)注意前驅(qū)體不能被氧化，沒被氧化時(shí)前驅(qū)體呈無(wú)色澄清溶液，被氧化時(shí)呈暗紅色。被氧化的前驅(qū)體加入正常的氯化鎘溶液中溶液變?yōu)榧t褐色在回流一小時(shí)后就會(huì)出現(xiàn)沉淀，并且前一小時(shí)內(nèi)的樣品放置三小時(shí)后也有沉淀生成；二、用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)加入穩(wěn)定劑

31、的氯化鎘溶液，在往氯化鎘溶液中加入穩(wěn)定劑是不能幾多最好是定量，在加入氫氧化鈉溶液時(shí)要在攪拌下滴加不宜過快，如果加入氫氧化鈉溶液過量會(huì)使溶液無(wú)法澄清，如果在還沒有澄清的溶液中加入前驅(qū)體，會(huì)產(chǎn)生灰白色絮狀沉淀；三、添加藥品的順序不能混，如果藥品添加順序錯(cuò)亂制備不出水溶性量子點(diǎn)。在實(shí)驗(yàn)中se、cd的離子數(shù)目比不一樣，和ph值不一樣，其實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不一樣但都有一個(gè)共同變化溶液顏色隨回流時(shí)間延長(zhǎng)而逐漸加深。當(dāng)se、cd的離子數(shù)目比為1:1時(shí)，ph值從9.5到10.51時(shí)樣品溶液呈橙黃色并且在8h內(nèi)無(wú)沉淀生成；當(dāng)ph值在9.0以下時(shí)剛開始時(shí)溶液呈橙黃色但3h以內(nèi)會(huì)產(chǎn)生沉淀；ph值在11.0以上時(shí)溶液呈橙黃色隨

32、時(shí)間延長(zhǎng)溶液變?yōu)闇\紅色，樣品放置三天后會(huì)產(chǎn)生沉淀，當(dāng)ph值為12時(shí)樣品溶液1h后會(huì)有沉淀生成。當(dāng)se：cd=1：2時(shí)，ph值從9.5到10.51時(shí)樣品溶液呈橙黃色并且在8h內(nèi)無(wú)沉淀生成樣品能放置20到30天；當(dāng)ph值在8.5到9.0時(shí)剛開始時(shí)溶液呈橙黃色但8h以內(nèi)不會(huì)產(chǎn)生沉淀，但樣品放置3到5天后會(huì)有沉淀生成；當(dāng)ph值為12時(shí)溶液為紅色5h后有沉淀生成。2.3 量子點(diǎn)的表征量子點(diǎn)具有光電效應(yīng)，在不同波長(zhǎng)的光照射下它的熒光強(qiáng)度和吸光強(qiáng)度不同，因此量子點(diǎn)在生物工程和化工行業(yè)有廣泛的應(yīng)用，然而在制備過程中有很多條件影響量子點(diǎn)的生成，因此要用熒光分光光度計(jì)和紫外光分光光度計(jì)檢測(cè)所制備出的量子點(diǎn)水溶液。

33、2.3.1 熒光檢測(cè)在90攝氏度恒溫加熱條件下，ph=10.01、se：cd=1:1時(shí)，以為反應(yīng)物制備得到的cdse量子點(diǎn)在不同反應(yīng)時(shí)間下的熒光發(fā)射圖譜如圖2-3所示：圖2-3 以為前驅(qū)反應(yīng)液所制得的量子點(diǎn)水溶液的熒光發(fā)射圖從圖3中可以看出，隨著水浴時(shí)間的延長(zhǎng)，量子點(diǎn)水溶液的熒光峰的位置逐漸變小，熒光強(qiáng)度隨著水浴時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸下降量子點(diǎn)粒徑在逐漸增大，而在波長(zhǎng)為437nm位置每個(gè)樣品的熒光強(qiáng)度都一樣，出現(xiàn)這一現(xiàn)象可能的原因是在制備過程中樣品中有雜質(zhì)引起帶邊發(fā)射。當(dāng)在90攝氏度恒溫加熱條件下se：cd=1:1時(shí)，以為反應(yīng)物制備得到的cdse量子點(diǎn)在不同ph條件下的熒光發(fā)射譜如圖2-4所示 圖2

34、-4 以為前驅(qū)反應(yīng)液所制得的不同ph條件下的熒光發(fā)射圖由圖2-4可看出ph在8.5到9.5時(shí)熒光強(qiáng)度逐漸降低半峰寬逐漸增大ph=10時(shí)熒光強(qiáng)度最大，當(dāng)ph=10.5時(shí)樣品的熒光強(qiáng)度大于ph=9.5的小于ph值=10.0的。2.3.2 紫外光檢測(cè)在90攝氏度恒溫加熱條件下，ph=9.01、se：cd=1:2時(shí)，以為反應(yīng)物制備得的水溶性cdse量子點(diǎn)在360nm紫外光照射下的熒光圖如圖2-5所示。圖2-5 360nm紫外光照射下的熒光圖 在90攝氏度恒溫加熱條件下，ph=9.01、se：cd=1:2時(shí)，以為反應(yīng)物制備得的水溶性cdse量子點(diǎn)的紫外吸收光光譜如圖2-6。 圖2-6 紫外可見吸收光譜圖

35、 由圖2-6可看出量子點(diǎn)在412nm到448nm出現(xiàn)強(qiáng)光學(xué)吸收。在90攝氏度恒溫加熱條件下，ph=9.01、se：cd=1:2時(shí)，以為反應(yīng)物制備得的水溶性cdse量子點(diǎn)的在紫外光波長(zhǎng)從370nm到570nm照射下cdse量子點(diǎn)生長(zhǎng)時(shí)間、激發(fā)波長(zhǎng)、吸收峰、峰寬之間的關(guān)系。表一 ph=9.01 se：cd=1:2激發(fā)波長(zhǎng)、吸收峰、峰寬之間的關(guān)系激發(fā)波長(zhǎng)/nm吸收峰h峰寬d生長(zhǎng)時(shí)間t436.00.795546.010min447.00.762643.030min447.00.516249.01h445.00.566956.02h449.00.728348.03h449.00.692952.04h44

36、3.00.528158.05h483.00.516249.06h3 水溶性cdse量子點(diǎn)牛血清蛋白質(zhì)標(biāo)記由于量子點(diǎn)具有熒光特性且能與生物大分子進(jìn)行共價(jià)偶聯(lián)，并且熒光效應(yīng)不消失，在生物標(biāo)記領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。因此量子點(diǎn)與生物大分子偶聯(lián)后熒光強(qiáng)度越強(qiáng)越好。為探索適用標(biāo)記生物大分子的量子點(diǎn)材料，用熒光分光光度計(jì)分別檢測(cè)純牛血清蛋白、cdse量子點(diǎn)（在90攝氏度恒溫加熱條件下，ph=9.01、se：cd=1:2）、標(biāo)記后的牛血清蛋白的熒光強(qiáng)度，檢測(cè)結(jié)果如圖3-1所示。圖3-1 純牛血清蛋白、cdse量子點(diǎn)、標(biāo)記后的牛血清蛋白熒光光譜由圖3-1可知純牛血清蛋白在標(biāo)記后熒光強(qiáng)度比先前強(qiáng)，但沒有純的量子

37、點(diǎn)的熒光強(qiáng)度強(qiáng)，且熒光發(fā)射峰出現(xiàn)紅移，出現(xiàn)這一現(xiàn)象的原因可能是進(jìn)行標(biāo)記后血清蛋白使得量子點(diǎn)鍵位發(fā)生變化。4 本文結(jié)果與展望 通過對(duì)使用巰基乙酸（tga）為穩(wěn)定劑，以nahse 為前驅(qū)體在水相中合成了cdse 半導(dǎo)體量子點(diǎn)材料表征及對(duì)牛血清蛋白初步標(biāo)記有如下結(jié)果。采用巰基乙酸（tga）為穩(wěn)定劑，以nahse 為前驅(qū)體和cdcl2水相合成cdse量子點(diǎn)，制備條件簡(jiǎn)單其生長(zhǎng)條件易控制，粒徑小適用領(lǐng)域廣，通過熒光發(fā)射光譜( pl)、通過紫外吸收光譜(uv- vis) 手段對(duì)制備的樣品進(jìn)行了表征，和對(duì)牛血清蛋白初步標(biāo)記。結(jié)果表明：（1）、在90攝氏度恒溫加熱條件下，當(dāng)se：cd=1:1時(shí)，ph值從9.5到10.51時(shí)樣品溶液呈橙黃色并且在8h內(nèi)無(wú)沉淀生成；當(dāng)ph值在9.0以下時(shí)剛開始時(shí)溶液呈橙黃色但3h以內(nèi)會(huì)產(chǎn)生沉淀；ph值在11.0以上時(shí)溶液呈橙黃色隨時(shí)間延長(zhǎng)溶液變?yōu)闇\紅色，樣品放置三天后會(huì)產(chǎn)生沉淀，當(dāng)ph值為12時(shí)樣品溶液1h后會(huì)有沉淀生成。（2）、在90攝氏度恒溫加熱條件下，當(dāng)se：cd=1：2時(shí)，ph值從9.5到10.51時(shí)樣品溶液呈橙黃色并且在8h內(nèi)無(wú)沉淀生成樣品能放置20到30天；當(dāng)ph值在8.5