摘 要

量子点是一种半导体纳米晶，其化学性质稳定，而且发射峰可以调节且窄，并且具有发光效率相对较高的光学性能。量子点复合型荧光微球指的是通过其他材料的覆盖或者链接形成成百上千个粒子构成的纳米粒子，这种微球有起到放大信号，增加放光稳定性及减少其毒性作用。

本论文主要围绕水溶性的CdTe半导体纳米晶的制备，探讨了量子点与聚苯乙烯微球最佳化学偶联的条件，以及CdTe纳米晶在聚苯乙烯微球表面的仿生组装做了一系列有特色的研究,简要介绍了量子点的合成及其荧光微球。通过试验研究，对一些量子点方面的内容有着更深的理解，使其能更好的在生物医学等方面应用更广泛。

关键词：CdTe量子点 聚苯乙烯微球 化学偶联 信号放大

Abstract

Quantum dot is a semiconductor nanocrystals, which has stable chemical properties, narrow and adjustable emission peak and luminous efficiency is relatively high optical properties. Quantum dots composite type fluorescent microspheres is hundreds of thousands of particles composed of nanoparticles formed by other materials cover or link, the microspheres have to signal amplification, increase shine stability and reduce its toxicity.
This thesis mainly around the water solvent preparation of CdTe semiconductor nanocrystals, discusses the conditions in which quantum dots and polystyrene microspheres best chemical coupling, and CdTe nanocrystals on the surface of polystyrene microspheres bionic assembly do research on a series of distinctive, quantum dots synthesis and fluorescent microsphere are introduced briefly. Through experiment, the content of some quantum dots has a deeper understanding, so that it can better in biomedical applications more widely.

Key words: CdTe quantum dots; polystyrene microspheres; chemical coupling; signal amplification

目录

第一章 文献综述 1

1.1半导体量子点的性能 1

1.2半导体量子点的合成方法 1

1.2.1 沉淀法 1

1.2.2 溶胶-凝胶法 2

1.2.3 微乳液法 2

1.2.4 水热法 2

1.3 半导体量子点的表面修饰 3

1.4 半导体量子点的应用 4

1.4.1 细胞分离与标记 4

1.4.2 荧光探针 4

1.4.3 活体和组织成像 4

1.5聚苯乙烯微球的合成方法 5

1.5.1乳液聚合法 5

1.5.2无皂乳液聚合法 5

1.5.3悬浮聚合法 5

1.5.4分散聚合法 6

1.6量子点复合型荧光微球 6

第二章 CdTe量子点的制备及PS复合荧光微球的制备 7

2.1 引言 7

2.2实验仪器及试剂 7

2.3 水相合成法制备CdTe量子点 9

2.3.1 NaHTe的制备 9

2.3.2 CdTe量子点的制备 10

2.3.3 CdTe 量子点的纯化 10

2.4 PS复合荧光微球的制备 10

2.4.1 CdTe量子点的活化 10

2.4.2 PS复合荧光微球的制备 11

第三章 结果与讨论 12

3.1 CdTe量子点的合成 12

3.1.1不同反应时间制备的CdTe量子点的荧光颜色 12

3.1.2不同反应时间制备的CdTe量子点的荧光强度 12

3.1.3 不同反应时间制备的CdTe量子点的紫外吸收光谱 13

3.1.4 CdTe量子点粒径的计算 14

3.1.5 CdTe荧光量子产率的计算 15

3.2 PS复合荧光微球的制备 15

3.2.1 加入不同活化剂的量对PS-CdTe复合荧光微球的荧光强度的影响 16

3.2.2 量子点的加入量对PS-CdTe复合荧光微球的荧光强度的影响 16

3.2.3 偶联时间对PS-CdTe复合荧光微球的荧光强度的影响 17

第四章 结果与展望 19

4.1 结果概括 19

4.2 前景展望 19

参考文献 20

致谢 23

第一章 文献综述

1.1半导体量子点的性能

半导体纳米晶体即量子点，由II-VI族或者III-V族元素组成的量子点是如今经常被报道的，这类纳米晶体能够接收激发光而产生荧光。大体来讲，量子点的粒径普遍低于100纳米，它的内部电子的运动空间较小，电子在内部的运动具有局限性，所以量子点的局限效应明显。因为局限效应，量子点的内部运行轨道和分子的内部能级结构^【1,2】十分相似，所以量子点的光学性质类似于一些大分子，能够接收激发出荧光 。

从20世纪90年代开始, 人们对半导体纳米晶的研究有着突飞猛进的进展，对于量子点的研究也越来越多，越来越全面^[5] 。由于量子尺寸效应, 带隙能可调, 在带边可生成类似原子水平粒子^[6] 。因为II-VI族的半导体元素材料很大一部分存在直接带隙，所以这些主族半导体合成的荧光材料具有极大的开发潜力，在生物领域中广泛用作荧光标记物^[7-8]。因此，十几年来，在理论^[9] 和实验^[10] 两方面均受到了广泛关注。

目前，量子点已经取代了传统的荧光物质，作为新型的纳米荧光物质，量子点的光学性质很独特。量子点单个颗粒的荧光强度是传统荧光分子的20倍^[3]。且量子点的光谱峰位置可以通过改变其颗粒的大小来调节其可见光范围。量子点光化学稳定性出色，所以在生物、医学、分析检测等领域的运用日益光分^【3-15】。

1.2半导体量子点的合成方法

在近20年的不断努力探索之下，量子点的多种制备方式已经被研究出来，主要是通过物理和化学方法制备。机械粉碎法是通过物理方法^[12]来制取量子点的主要制备方法，化学方法^[13]只要是通过液相法、气相法来制备。常见的液相法制备方法包括沉淀法、溶胶-凝胶法、微乳液法、水热法。

1.2.1 沉淀法

沉淀法是指包括一种或多种离子的可溶性盐溶液, 当加入沉淀剂(如OH - , CO₃^-2 , SO₂^-4 等)于一定温度下使溶液发生水解, 形成不溶性的氢氧化物、水合氧化物或盐类从溶液中析出, 将溶剂和溶液中原有的阳离子洗去, 经热解或热脱即得到所需的氧化物粉料。主要用于制备纳米级金属氧化物粉末。沉淀法包括共沉淀法、直接沉淀法、均相沉淀法等。其中直接沉淀法制备的半导体量子点的纯度高且易合成出理想量子点。但沉淀制备法往往会发生量子点团聚，如何解决这种问题是采用该方法的重点^[14]。

1.2.2 溶胶-凝胶法

溶胶-凝胶法是将盐类前驱物水解之后聚合物在常温以下进行反应从而合成出需要的材料。20 世纪60 年代发展起来的低温或温和条件下合成无机材料的一种重要方法，它以无机盐或金属盐为前驱体，经过水解和缩聚过程，材料逐渐被凝胶化，然后经过相应处理得到所需的材料。溶胶-凝胶法有诸如反应条件温和、设备和技术要求不高、均相反应、可通过改变参数来控制纳米材料的微观结构等优点。但是采用这种方法制备半导体量子点所需要的经费高且合成过程较久。而且凝胶中存在大量微孔，在干燥过程中会逸出许多气体及有机物，并产生收缩，还有一点，使用此制备方法会对样品进行污染损坏样品的原有化学性质，且不能较好的控制制备出来的半导体量子点形状。

1.2.3 微乳液法

微乳液是由油、水、表面活性剂组成的透明、各向同性、低粘度的热力学稳定体系。由微乳液法制备的纳米粒子粒径可控且尺寸分布窄。该方法能耗低，易于操作，制备的纳米粒子结构简单，稳定性良好，且粒子表面可以被有机基团取代。在上世界80年代末，，Kortan 等^［15］采用该制备方法制备出核壳型量子点，并加以研究，该方法合成出的核壳型量子点的粒径小于10nm且形状接近球状。

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