JACS: 立方烷双金属掺杂剂用于调控CdS量子点掺杂

纳米技术

2020-09-12

水溶性掺杂量子点作为生物成像、化学/生物传感光学标记的独特光物理学性质和功能。由于掺杂离子的失配和量子点材料的自纯化作用，导致量子点的掺杂难以实现，有鉴于此，复旦大学唐云、上海高等研究院Zhen Liu等和复旦大学赵东元合作报道了在温和条件中进行克级制备，进而在CdS量子点中成功掺杂Mn, Cu, Ni，该过程通过双金属簇共掺杂而非单个离子掺杂。Mn掺杂量子点的粒径在3.2±0.5 nm，荧光发射波长在620 nm，并且掺杂量在6.4 %~25.7 %内可调控。由于该材料具有非常好的水溶性、稳定且没有毒性，能够用于直接的细胞成像。由于双金属簇互相靠近，合成反应的温度较低，因此掺杂剂的粒径不匹配可以被忽略。X射线精细吸收谱结果显示，量子点中的掺杂剂分布在其内部而非表面上，说明掺杂剂不匹配得以很好的克服，此外，作者合成得到了共掺杂型ZnS量子点，并且荧光发射可调。

本文要点：

（1）

合成方法。将立方烷结构的金属有机簇合物（Cd_4-xM_x(dpa)₄(OAc)₃(H₂O)ClO₄、Cd_4-xM_xO₄）作为金属掺杂剂，在50 ℃大气气氛中，在Na₂S、谷胱甘肽混合溶液中反应，由于在该温度中双金属簇合物的掺杂离子基本上无法发生扩散（双金属簇不会分解，并且容易发生硫化）。随后加入Zn(Ac)₂在量子点表面包覆一层ZnS，进而保护CdS量子点的界面，并改善了荧光活性。

（2）

Mn掺杂的CdS量子点稳定时间长达75天，Mn的掺杂浓度在6.4 %~25.7 %范围内可调控，Cu、Ni掺杂的CdS量子点发射光谱波长分别为590 nm，503 nm。该掺杂方法能够用于其他双金属掺杂Ⅱ-Ⅵ量子点材料的开发，并将应用于电磁、光电等领域。

参考文献

Hui Zhang, Junlai Yu, Caixia Sun, Wenhao Xu, Jie Chen, Hui Sun, Chen Zong, Zhen Liu*, Yun Tang*, and Dongyuan Zhao

An Aqueous Route Synthesis of Transition Metal Ions-Doped Quantum Dots by Bimetallic Cluster Building Blocks, J. Am. Chem. Soc. 2020

DOI: 10.1021/jacs.0c07274

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c07274