一种含有脂肪酸脂的量子点复合微球及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种量子点，更具体地说，涉及一种含有脂肪酸脂的量子点复合微球 及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 当材料尺寸减少到纳米量级时，由于其纳米效应，材料将产生许多新颖而独特的 优于传统材料的各种功能特性，在微电子、生物工程、化工、医学等领域具有广泛的应用价 值。
[0003] 近几年，以过渡金属为激活离子的纳米发光材料，由于其优异的光学特性，如吸 收波长宽且连续，荧光发射峰可调谐，荧光寿命长等，在发光器件、荧光成像、太阳能电池、 荧光检测和生物标记等领域表现出广阔的应用前景。然而当量子点用于发光器件或荧光检 测时，在25-KKTC范围内，量子点吸收峰波长和光致发光光谱波长发生的红移一般均小于 10nm。再者，虽然发光强度与温度具有一定的线性关系，但随温度变化，其发光强度非常小， 在低于热猝灭温度下，较小的温度变化不会引起发光强度大幅增强或减弱。因此，现有技术 不能制备出温度敏感性非常高的量子点。
【发明内容】
[0004] 为了克服现有技术中的不足之处，本发明提供了一种温度敏感性非常高的含有脂 肪酸脂的量子点复合微球。
[0005] 本发明提供的一种含有脂肪酸脂的量子点复合微球，其特征在于，其包括量子点 和二氧化硅纳米微球，所述量子点自组装在所述二氧化硅纳米微球的表面，所述二氧化硅 纳米微球包括壳层和内核，所述壳层为SiO 2，所述内核为脂肪酸脂。
[0006] 所述量子点为巯基羧酸修饰的量子点；所述二氧化硅纳米微球的表面经过三氨基 硅烷和聚合氯化铝改性处理，其中，三氨基硅烷的化学式为H 2N-CH2-CH2-NH-CH2-CH2-Nh-(CH 2) 3-Si-(OCH3)30
[0007] 在所述量子点复合微球中，所述5102与所述脂肪酸脂的重量比例为（0. 2~1. 2): 1。在所述二氧化硅纳米微球的表面自组装有1-20层所述量子点。
[0008] 所述量子点复合微球的平均粒径为55nm~600nm，优选为65nm~500nm。所述二 氧化娃纳米微球的平均粒径为50nm~600nm，优选为60nm~500nm。
[0009] 所述量子点为 CdTe、CdSe、InP、InAs、CdSe/CdS、CdSe/ZnS、CdSe/ZnSe、CdTe/ZnS、 CdHgTe/ZnS、HgTe/HgCdS量子点中的一种或几种。
[0010] 所述脂肪酸酯为棕榈酸乙脂、硬脂酸正丁酯、十四酸乙二醇酯、月桂酸乙二醇酯、 硬脂酸乙二醇酯、软脂酸乙二醇酯、十四酸甘油酯、月桂酸甘油酯、硬脂酸甘油酯、软脂酸甘 油酯中的一种或几种的混合。
[0011] 本发明还提供的上述含有脂肪酸脂的量子点复合微球的制备方法，该方法包括如 下步骤：
[0012] (1)将脂肪酸脂和表面活性剂加入到乙醇水溶液中，然后加热使脂肪酸脂熔融并 搅拌均匀，制得含有脂肪酸脂的乳化液，然后在所述乳化液中加入正硅酸乙酯，加入碱溶液 调节pH至9~12,然后进行水解反应，搅拌、陈化、过滤、洗涤、干燥后，即得到二氧化硅包覆 脂肪酸脂的二氧化硅纳米微球；
[0013] (2)将所述二氧化硅纳米微球浸泡在到量子点的水溶液中，然后过滤，洗涤和干 燥，即可制得量子点复合微球。
[0014] 在（1)步骤中，所述脂肪酸脂、表面活性剂和乙醇水溶液重量比例为10 :(0. 1~ 3. 0) : (20~100)，所述乙醇水溶液中乙醇与水的重量比为（1~5) : 1 ;所述脂肪酸脂与正 硅酸乙酯的重量比例为10 : (5~40)。
[0015] 所述表面活性剂为聚乙二醇、蔗糖酯、聚山梨酯、十八烷基苯磺酸、十二烷基硫酸 纳、十四烷基硫酸纳、十八烷基硫酸纳中的一种或多种，优选为十^?烷基硫酸纳和/或十四 烷基硫酸纳。
[0016] 在（2)步骤中，所述量子点的水溶液为巯基羧酸修饰的量子点的水溶液。所述浸 泡的时间为5min~240min。
[0017] 在将所述二氧化硅纳米微球加入到量子点的水溶液之前，用聚合氯化铝溶液和 三氨基硅烷溶液改性处理二氧化硅纳米微球，具体步骤如下：将所述二氧化硅纳米微球入 到聚合氯化铝的溶液中，然后过滤和干燥，然后再加入到三氨基硅烷溶液中，搅拌、过滤和 干燥。其中，聚合氯化铝溶液的浓度〇. 20wt %~0.0 lwt %，所述三氨基硅烷溶液为含有 0. 5wt %~2. Owt %三氨基硅烷的乙醇溶液。聚合氯化铝溶液和三氨基硅烷溶液的用量浸没 二氧化硅化纳米微球即可，但不限制于此。二氧化硅纳米微球与三氨基硅烷溶液质量比例 可以为1 : (5~20)。二氧化硅纳米微球与聚合氯化铝溶液质量比例可以为1 : (5~20)。
[0018] 所述量子点的水溶液为巯基羧酸修饰的水溶性量子点，其制备方法如下：将碲粉 和硼氢化钠与水混合，将惰性气氛环境和恒温条件进行反应，制得量子点前驱液；将氯化镉 溶解在水中，然后依次加入巯基羧酸和氢氧化钠溶液，得到混合液，将整个混合液移至高压 釜内衬里，通氮除氧，然后将所述量子点前驱液加入到所述混合液中，在高压釜进行水热反 应，得到所述巯基羧酸修饰的水溶性量子点。所述碲粉、硼氢化钠、氯化镉与巯基羧酸的摩 尔比例为1: (20~60) : (15~45) : (6~15)。巯基羧酸优选为巯基乙酸、2-巯基丙酸和 3_巯基丙酸。
[0019] 与现有技术相比，本发明的具有如下优点：
[0020] (1)本发明的量子点复合微球，本发明的量子点不但能够保持一般量子点发光效 率高、光化学稳定性等优异性质，而且发光强度还具有特定的温度敏感值，可用于对特定的 温度进行关联。具体表现为：当环境温度升高脂肪酸脂的相变温度时，量子点复合微球内的 脂肪酸脂发生相变，由不透光的固态变成透明的液态，这样二氧化硅纳米微球的透光性大 幅增加，其光致发光光谱的强度（发光强度）会发生大幅增加；当环境温度低于脂肪酸脂的 相变温度时，由透明的液态变成不透光的固态，这样二氧化硅纳米微球的透光性大幅降低， 其光致发光光谱的强度（发光强度）会发生大幅下降。因此，量子点复合在相变温度点附 近具有非常强的温度敏感性。
[0021] 当本发明的量子点复合微球应用于荧光检测时，可通过在线实时监测整体体系中 荧光发生异常变化的地方，可以监测出温度敏感值附近的温度微小变化。当用于量子点的 器件时，可以通过调节温度值，来调控量子点发光强度的大幅改变。
[0022] 本发明的量子点复合微球适用于与脂肪酸脂的相变温度点的接近的样品监测，由 于脂肪酸脂具有很多不同相变温度值，可以通过选择不同相变温度的脂肪酸脂，来改变量 子点复合微球中脂肪酸脂的温度敏感值，从而可实现不同样品的实时监测。
[0023] (2)本发明在量子点复合微球的制备过程中，在含有表面活性剂的脂肪酸脂乳化 液中，正硅酸乙酯在碱性环境中进行水解时，二氧化硅在乳化液滴的表面生长，得到的二 氧化硅纳米微球具有外形规整、表面光滑度比较高和表面硅羟基非常多的SiO 2壳层，然后 3102壳层再经聚合氯化铝和三氨基硅烷溶液处理，从而改性二氧化硅表面电荷，并且在三 氨基硅烷的多氨基与巯基羧酸结合形成三维的多位点接枝，这样在表面电荷和多位点接枝 的双重作用下，量子点非常牢固地组装在二氧化纳米微球的表面，可有效地防止量子点表 面巯基类配体的脱落，量子点本具有非常好的时间稳定性，以及在一定酸、碱、氧化环境中 酸、碱稳定性和抗氧化稳定性，与此同时还保持了量子点良好的生物兼容性，从而大大提高 了量子点在具体应用中的稳定性。
[0024] (3)本发明的量子点复合微球，可以用于在量子点在发光器件、焚光成像、太阳能 电池、荧光检测和生物标记等方面。