发光硒化锌纳米棒的合成方法及发光硒化锌纳米棒的用途

摘要

本发明提供一种发光硒化锌纳米棒的合成方法，该方法按以下步骤进行：a.先将硼氢化钠和硒粉按照反应配比溶解在水中，然后在惰性气体保护下反应，得重量浓度为1.5－2％的硒氢化钠溶液；b.按照溶有锌离子的可溶性盐∶L－巯基丙氨酸∶水＝100∶2237∶140000－240000重量份配比混匀，再于搅拌下加入巯基乙酸或者巯基丙酸，调pH＝9－11，然后充惰性气体除去溶液中的溶解氧；c.按照反应配比将a工序的硒氢化钠溶液加入b工序溶液中，然后加热回流，得发光硒化锌纳米棒水溶液。

说明书

技术领域

本发明属于无机化工技术领域，涉及纳米材料的生产方法，尤其涉及到水溶性、发光硒化锌纳米棒的合成方法；另外，还涉及该发光硒化锌纳米棒的用途。

背景技术

自从碳纳米管发现以来，一维纳米结构材料因其奇特的电学、光学、磁性和机械性能及其在纳米器件构造中的潜在应用而倍受关注，因而探索制备结构有序、性能优良的低维纳米材料一直是研究的热点。在多数情况下，一维半导体纳米材料的制备主要是通过高温下分解金属有机化合物制得。但是所得到的产品不是水溶性和生物兼容性的，这就限制其在生物分析中的应用。与此同时，在水溶液中制备半导体纳米材料也得到了一定的发展，但是所得到的产品基本都是颗粒状的。

II-VI族化合物半导体纳米材料中，只有一维水溶性碲化镉纳米材料见报道，其他的一维II-VI族化合物半导体纳米材料研究还处于初级的阶段。硒化锌是一种重要的宽带(2.8eV)II-VI族化合物半导体纳米材料，是制造蓝绿半导体激光器件，非线性光热器件和红外器件的重要材料。硒化锌基半导体激光器和发光二极管的开发成为半导体光源开发的焦点之一。由于具有漏电流小，不易潮解等许多独特的性质，用它可制作室温下核辐射探测器和一些基底材料。同时，从禁带宽度的角度来看，具有较大的禁带宽度(Eg＝117eV)，也是较好的太阳能电池材料。如广泛应用于各种发光装置、激光与红外探测器件、红外窗口与非线性光学材料光化学催化剂和光敏传感器等领域。随着粒子尺寸的减小，由于量子尺寸效应，II-VI族半导体纳米材料呈现出一系列与体相材料截然不同的特异性质，如光吸收和荧光发射显著增强并发生蓝移，光学三阶非线性响应速度显著提高等，可望成为制造新一代固态电子光电子器件的材料。至今尚未见水溶性、发光硒化锌纳米棒的报道。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种简单易行、成本低廉，稳定性较好的发光硒化锌纳米棒的合成方法；目的之二是提供该发光硒化锌纳米棒的用途。

本发明的目的之一可通过如下技术措施来实现：

该方法按以下步骤进行：

a、先将硼氢化钠和硒粉按照反应配比溶解在水中，然后在惰性气体保护下反应，得重量浓度为1.5-2％的硒氢化钠溶液；

b、按照溶有锌离子的可溶性盐：L-巯基丙氨酸∶水＝100∶22-37∶140000-240000重量份配比混匀，再于搅拌下加入巯基乙酸或者巯基丙酸，调pH＝9-11，然后充惰性气体除去溶液中的溶解氧；

c、按照反应配比将a工序的硒氢化钠溶液与b工序溶液混匀，然后加热回流，得发光硒化锌纳米棒水溶液。

本发明的目的之一还可通过如下技术措施来实现：

所述的溶有锌离子的可溶性盐选自乙酸锌、氯化锌或硝酸锌；所述的加热回流时间为4-6小时。

本发明的目的之二可通过如下技术措施来实现：

本发明合成的发光硒化锌纳米棒用于生物标记、细胞成像、生物分析和固态电子光电子器件的产业实施。

本发明首先将硼氢化钠和硒粉按照化学反应配比溶解在水中，制成混合溶液，再在惰性气体保护下制备成硒氢化钠溶液；然后以该含有锌离子的水溶性的盐溶液为原料，以L巯基丙氨酸和巯基乙酸为配体，调节pH值为9-11，充惰性气体除去溶液中的溶解氧之后再加入前面制备的硒氢化钠溶液，经加热回流，得到硒化锌纳米棒的水溶液。该方法以水为溶剂制备了发光的硒化锌纳米棒，反应过程简单，成本低廉，生产条件和产品的形貌易于控制，不污染环境。所制得的发光的硒化锌纳米棒产品至少可以稳定半年，另由于其水溶性及其发光稳定性，可广泛应用于生物分析、标记和成像中。

附图说明：

图1是本发明制备的发光硒化锌纳米棒透射照片(TEM)和高分辨照片(HRTEM)；

图2是本发明制备的发光硒化锌纳米棒X射线粉末衍射图；

图3是本发明制备的发光硒化锌纳米棒随时间变化的吸收光谱；

图4是本发明制备的发光硒化锌纳米棒随放置时间变化荧光光谱；

图5是本发明制备的发光硒化锌纳米棒随回流时间变化荧光光谱；

图6是本发明制备的发光硒化锌纳米棒随pH变化的荧光光谱。

具体实施方式：

实施例1：

a、将0.2056g硼氢化钠和0.195g硒粉溶于10mL超纯水中，然后在氩气保护下反应，制得重量浓度为1.5％的硒氢化钠溶液；

b、称取0.0686g乙酸锌和0.0152g L-巯基丙氨酸溶于16mL超纯水，于磁力搅拌下加入巯基乙酸，调节溶液pH值等于9，充氩气除去溶液中的溶解氧；

c、将a工序的硒氢化钠溶液0.4mL加入b工序溶液中，加热回流6小时，得发光硒化锌纳米棒的水溶液。产物经X射线粉末衍射鉴定为立方相硒化锌；TEM、HRTEM电镜检测产品形貌为纳米棒。

该发光的硒化锌纳米棒有望用于生物分析中，可以检测化学体系，生物体系以及细胞中的金属离子。

实施例2：

a、将0.2056g硼氢化钠和0.195g硒粉溶于10mL超纯水中，然后在氩气保护下反应，制得重量浓度为2％的硒氢化钠溶液；

b、称取0.0686g乙酸锌和0.0252g L-巯基丙氨酸溶于10mL超纯水，于磁力搅拌下加入巯基乙酸，调节溶液pH值等于11，充氩气除去溶液中的溶解氧；

c、将a工序的硒氢化钠溶液0.4mL加入b工序溶液中，加热回流4小时，得发光硒化锌纳米棒的水溶液。产物经X射线粉末衍射鉴定为立方相硒化锌；TEM、HRTEM电镜检测产品形貌为纳米棒。

该发光的硒化锌纳米棒用于生物标记中，可以标记特定的组织和器官或者细胞中的特定的部位。

实施例3：

a、将0.2056g硼氢化钠和0.195g硒粉溶于10mL超纯水中，然后在氩气保护下反应，制得重量浓度为1.5％的硒氢化钠溶液；

b、称取0.0686g乙酸锌和0.0200g L-巯基丙氨酸溶于130mL超纯水，于磁力搅拌下加入巯基乙酸，调节溶液pH值等于10，充氩气除去溶液中的溶解氧；

c、将a工序的硒氢化钠溶液0.4mL加入b工序溶液中，加热回流5小时，得发光硒化锌纳米棒的水溶液。产物经X射线粉末衍射鉴定为立方相硒化锌；TEM、HRTEM电镜检测产品形貌为纳米棒。

该发光的硒化锌纳米棒用于细胞成像中，可以检测细胞中的特定的离子并做相应的成像。

实施例4：

分别同实施例1～3，不同的是用巯基丙酸替代巯基乙酸。

实施例5：

分别同实施例1～4，不同的是用氯化锌、硝酸锌替代乙酸锌。