1. 研究目的与意义（文献综述）

量子点因其独特的表面效应、小尺寸效应、宏观量子隧道效应和量子限域效应而使其在力、热、光、电、磁等方面均表现出异于宏观材料的独特性质，故而成为材料学的研究热点^[1]。量子点（qds），也称为半导体纳米晶体，是一种直径在1和10nm之间的半导体纳米颗粒，由周期组ii-vi或iii-v的元素组成。量子点是一种准三维纳米材料，三维尺寸均为10 nm 或更小，因此内部电子的迁移率在所有方向的纳米尺度内受到限制。关于常规荧光染料，qds具有独特的光学性质，例如良好的荧光稳定性，stokes位移较大。特别的是，由于其尺寸 依赖性质和在光学、催化剂、电子学等领域潜在的应用，因此具有不同尺寸的半导体纳米材料引起了广泛的研究。研究发现粒子的尺寸逐渐减小到纳米尺寸^[2-3]，能带能量可以从零或小的负值变化到正值，这样的材料在近红外和生物医药成像上有重要的应用。

硫化汞（hgs）在自然界中存在有两种结构，α-hgs（六方晶体）和β-hgs（立方晶体），α-hgs是具有宽带（带隙2.1 ev）的手性朱砂半导体材料^[4-5]，在对映选择性合成以及手性催化方面有着广泛应用^[6-8]；β-hgs是一种窄带（带隙0.5ev）半导体材料^[9-10]，其较α-hgs而言能带间隙更小，在近红外检测上应用较为广泛，另外也可应用于生物成像^[11-14]，光电转换装置^[15-17]和红外传感器^[18]等方面。纳米粒子的晶体类型与合成方法密切相关，在不同条件下所制备的纳米粒子的晶体类型会有所不同，例如不同配体、不同溶剂、不同温度等所制备的纳米粒子晶型会有所差异。近年来报道了几种合成β-hgs和α-hgs的方法^[19-25]。朱俊杰课题^[19]组在超声波环境中使用硫脲和硫代硫酸钠作为硫源制备β-hgs和α-hgs。isabe课题组^[20]采用十六烷硫醇用水热法合成α-hgs和β-hgs杂化物的封端剂，已应用于太阳能电池光电器件。govindasamy课题组^[21]利用络合物和三乙基乙铵在烧瓶中回流15分钟分别获得β-hgs和α-hgs。然而，这些工艺合成步骤较为复杂且原料成本较高。

本项目拟采用一锅法快速制备β-hgs和α-hgs，同时探究晶型对hgs物理化学性质的影响，并在此基础上进一步研究β-hgs向α-hgs转化的调控方法。最终将为量子点的晶型转化提供全新思路。

2. 研究的基本内容与方案

1. 研究的基本内容、目标

（1）本研究拟通过一锅法采用卡托普利制备α-hgs和β-hgs，研究其在不同条件下，如溶液ph、配体比例和温度等因素对制备的α-hgs和β-hgs的化学性质的影响，寻找最佳的合成方案。

（2）在最佳合成方法的基础上拟采用通过改变温度探究β-hgs向α-hgs的转化，比较不同温度下β-hgs向α-hgs的转化情况，从而优化出hgs纳米粒子晶型转变的最佳调控方法。

3. 研究计划与安排

第1-3周：查阅相关文献资料，完成英文翻译。明确研究内容，了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案，完成开题报告。

第4-8周：按照设计方案，采用生物小分子（谷胱甘肽或卡托普利等作为配体，氯化汞作为汞源，na₂s作为硫源分别制备α-hgs和β-hgs 量子点，通过正交实验探索两种晶型相互转化的条件，具体包括反应原料的配比、反应温度、溶液ph等 。

第9-12周：采用紫外-可见（uv-vis）吸收光谱、傅里叶红外光谱（ft-ir）、紫外-可见-近红外荧光光谱表征hgs量子点的光学性质；采用高分辨透射电子显微镜（hr-tem）、x射线晶体衍射（xrd）和动态光散射（dls）表征hgs量子点的结构和粒径；通过细胞实验研究hgs量子点的细胞毒性。

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 张志焜，崔作林. 纳米技术与纳米材料. 北京:国防工业出版社, 2001.

[2] rengaraj s, venkataraj s, tai c, et al. self-assembled mesoporous hierarchical-like in₂s₃ hollow microspheres composed of nanofibers and nanosheets and theirphotocatalytic activity. langmuir, 2011,27 (9): 5534.

[3] liu x, liu r, tang y r, et al. antibody-biotemplated hgs nanoparticles: extremelysensitive labels for atomic fluorescence spectrometric immunoassay. analyst, 2012, 137(6): 1473.