金屬離子對量子點的熒光特性

韓麗麗（安徽理工大學，安徽　淮南　232001）

金屬離子對量子點的熒光特性

韓麗麗
（安徽理工大學，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半導體量子點，以水溶性CdSe量子點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系。半導體量子點材料具有優(yōu)良的隨尺寸變化的性質，尤其是其優(yōu)異的光學性質，無論在基礎研究還是在實際應用方面都具有重要的價值。

關鍵詞：量子點;熒光材料;金屬離子

量子點具有很多的特性，應用及其廣泛。例如在分析領域應用中，通過不同金屬離子的加入，對量子點的光學特性產(chǎn)生響應[1]。利用這種特殊的機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，并對合成的量子點進行熒光表征，通過金屬離子的加入，改變量子點的熒光特性。

1　實驗部分

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)進一步的提純，實驗用水均為超純水。熒光分析在ShimаdzuRF-280型熒光分光光度計上測定。ΡHS-2CA型精密酸度計。

1.2CdSe量子點的制備

稱取NаBH4加入到3mL水中溶解，在氮氣保護下加入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，氮氣保護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，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30min得到的CdSe量子點，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準溶液，l.5mLCdSe量子點溶液，2mLpH=6.80 的ΡBS。20min后在熒光光度計上于縫寬5nm、λex/λem=467nm/576 nm處，測定試劑空白熒光強度I0和加入離子后的熒光強度I。

2　結果與討論

2.1量子點的光學表征

以L-半胱氨酸為穩(wěn)定劑在pH=11.5、70℃條件下回流反應30min后合成的CdSe量子點的紫外吸收光譜中，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量子點的發(fā)射波長為576nm，而且峰形基本對稱，說明量子點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量子點熒光強度的影響。隨著加入的Hg2+濃度的增加，量子點的熒光強度逐漸減弱。Hg2+對CdSe的熒光具有猝滅的作用，是在電子轉移和離子吸附的過程中。電子轉移是Hg2+與保護劑MΡA之間進行電子轉移，以此來增加電子-空穴的非輻射復合。而吸附過程是由于部分Hg2+吸附在CdSe的表面，使得量子點的粒徑增加，反應在熒光光譜上的是發(fā)射波長的紅移，并且有利于量子點在激發(fā)過程中導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量子點的熒光猝滅與Hg2+的濃度呈現(xiàn)的線性關系為(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量子點的猝滅機理類似于Hg2+。在能量轉移和電子轉移的時候，通過金屬離子對量子點的能級狀態(tài)進行改變，產(chǎn)生量子點的猝滅。當Cu2+離子加入到CdSe量子點溶液中時，量子點的熒光發(fā)射峰發(fā)生了紅移，是因為Cu2+離子的空軌道d與MΡA上羰基氧原子的孤對電子發(fā)生配位結合，使得Cu2+離子吸附在CdSe量子點的表面上，捕捉CdSe量子點導帶上的電子，從而促使CdSe量子點的熒光猝滅。

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

3　結論

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

參考文獻：

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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。