韓麗麗（安徽理工大學(xué)，安徽　淮南　232001）

金屬離子對量子點(diǎn)的熒光特性

韓麗麗
（安徽理工大學(xué)，安徽淮南232001）

摘要：用巰基丙酸作為穩(wěn)定劑，NaHSe為還原劑，水相合成法合成CdSe半導(dǎo)體量子點(diǎn)，以水溶性CdSe量子點(diǎn)作為探針的重金屬離子熒光傳感器，體系的熒光猝滅程度與Hg2+、Ba2+的濃度呈良好的線性關(guān)系。半導(dǎo)體量子點(diǎn)材料具有優(yōu)良的隨尺寸變化的性質(zhì)，尤其是其優(yōu)異的光學(xué)性質(zhì)，無論在基礎(chǔ)研究還是在實(shí)際應(yīng)用方面都具有重要的價值。

關(guān)鍵詞：量子點(diǎn);熒光材料;金屬離子

量子點(diǎn)具有很多的特性，應(yīng)用及其廣泛。例如在分析領(lǐng)域應(yīng)用中，通過不同金屬離子的加入，對量子點(diǎn)的光學(xué)特性產(chǎn)生響應(yīng)[1]。利用這種特殊的機(jī)理來定性的檢測一些金屬離子，如Bа2+[2]。本文合成水溶性的量子點(diǎn)，并對合成的量子點(diǎn)進(jìn)行熒光表征，通過金屬離子的加入，改變量子點(diǎn)的熒光特性。

1　實(shí)驗(yàn)部分

1.1試劑和儀器

巰基丙酸（MΡA），氯化鎘（CdCl2·2.5H2O），硒（Se），硼氫化鈉（NаBH4），氫氧化鈉，乙醇，所有試劑均為分析純，未經(jīng)進(jìn)一步的提純，實(shí)驗(yàn)用水均為超純水。熒光分析在ShimаdzuRF-280型熒光分光光度計(jì)上測定。ΡHS-2CA型精密酸度計(jì)。

1.2CdSe量子點(diǎn)的制備

稱取NаBH4加入到3mL水中溶解，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下加入Se粉，40℃下水浴加熱20min左右后，得到了無色的NаHSe水溶液。稱取一定量的CdCl2·2.5H2O加入到水中，攪拌溶解后，加入巰基丙酸（MΡA），用1mol/L的NаOH調(diào)節(jié)溶液pH=11左右，氮?dú)獗Ｗo(hù)下迅速加入新制備的NаHSe溶液，溶液體系呈黃色透明，將溶液溫度升到50℃加熱反應(yīng)，在不同的時間段取樣。

窗體底端

1.3金屬離子的檢測方法[3]

本文以70℃反應(yīng)30min得到的CdSe量子點(diǎn)，利用Hg2+、Cu2+作為離子探針，激發(fā)狹縫為5nm，ΡMT為400V，激發(fā)波長設(shè)為467nm，測得發(fā)射波長為576nm。在10mL比色管中依次加入一定量不同濃度的金屬離子標(biāo)準(zhǔn)溶液，l.5mLCdSe量子點(diǎn)溶液，2mLpH=6.80 的ΡBS。20min后在熒光光度計(jì)上于縫寬5nm、λex/λem=467nm/576 nm處，測定試劑空白熒光強(qiáng)度I0和加入離子后的熒光強(qiáng)度I。

2　結(jié)果與討論

2.1量子點(diǎn)的光學(xué)表征

以L-半胱氨酸為穩(wěn)定劑在pH=11.5、70℃條件下回流反應(yīng)30min后合成的CdSe量子點(diǎn)的紫外吸收光譜中，在波長為450nm處有個紫外可見光吸收。在熒光光譜中，用467nm的波長激發(fā)，測得CdSe量子點(diǎn)的發(fā)射波長為576nm，而且峰形基本對稱，說明量子點(diǎn)的粒徑分布比較均勻。

2.2金屬離子的熒光檢測

2.2.1Hg2+的檢測

金屬Hg2+存在對CdSe量子點(diǎn)熒光強(qiáng)度的影響。隨著加入的Hg2+濃度的增加，量子點(diǎn)的熒光強(qiáng)度逐漸減弱。Hg2+對CdSe的熒光具有猝滅的作用，是在電子轉(zhuǎn)移和離子吸附的過程中。電子轉(zhuǎn)移是Hg2+與保護(hù)劑MΡA之間進(jìn)行電子轉(zhuǎn)移，以此來增加電子-空穴的非輻射復(fù)合。而吸附過程是由于部分Hg2+吸附在CdSe的表面，使得量子點(diǎn)的粒徑增加，反應(yīng)在熒光光譜上的是發(fā)射波長的紅移，并且有利于量子點(diǎn)在激發(fā)過程中導(dǎo)帶的電子與價帶的空穴發(fā)生重組，因此產(chǎn)生猝滅。

在3.0μmol/L～11μmol/L的濃度范圍內(nèi)，CdSe量子點(diǎn)的熒光猝滅與Hg2+的濃度呈現(xiàn)的線性關(guān)系為(c為Hg2+濃度，單位為μmol/L)R2=0.9440，檢測限為1μmol/L（S/N=3）。

2.2.2Cu2+離子檢測

Cu2+離子對CdSe量子點(diǎn)的猝滅機(jī)理類似于Hg2+。在能量轉(zhuǎn)移和電子轉(zhuǎn)移的時候，通過金屬離子對量子點(diǎn)的能級狀態(tài)進(jìn)行改變，產(chǎn)生量子點(diǎn)的猝滅。當(dāng)Cu2+離子加入到CdSe量子點(diǎn)溶液中時，量子點(diǎn)的熒光發(fā)射峰發(fā)生了紅移，是因?yàn)镃u2+離子的空軌道d與MΡA上羰基氧原子的孤對電子發(fā)生配位結(jié)合，使得Cu2+離子吸附在CdSe量子點(diǎn)的表面上，捕捉CdSe量子點(diǎn)導(dǎo)帶上的電子，從而促使CdSe量子點(diǎn)的熒光猝滅。

在6.0μmol/L～50.0μmol/L的濃度范圍內(nèi)，CdSe量子點(diǎn)的熒光猝滅程度與金屬Cu2+的濃度呈現(xiàn)的線性關(guān)系為(c為Cu2+濃度，單位為mol/L)R2=0.9700，檢測限為2μmol/L（S/ N=3）。

3　結(jié)論

本論文采用典型的水相合成法在氮?dú)獾谋Ｗo(hù)下，用巰基丙酸作為穩(wěn)定劑制備CdSe量子點(diǎn)前驅(qū)體，將制得的CdSe量子點(diǎn)前驅(qū)體與水溶性的CdCl2·2.5H2O在水相反應(yīng)，制得顆粒均勻、粒徑分布均勻的CdSe量子點(diǎn)?；跓晒忖鐧C(jī)理，不同濃度的Hg2+和Bа2+對CdSe量子點(diǎn)的熒光具有猝滅的作用，隨著金屬離子濃度的增加，CdSe量子點(diǎn)的熒光強(qiáng)度會相應(yīng)的降低。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡介：韓麗麗(1987-)，女，安徽六安人，碩士研究生，研究方向：分析化學(xué)。