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ZnO量子点的制备与改性研究

作　者: 吴杰
导　师: 迟燕华
学　校: 西南科技大学
专　业: 应用化学
关键词: ZnO 量子点水分散性表面改性
分类号: O614.241
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

半导体量子点(Quantum dots,或称QDs),由于其通常大小为1～10nm,与生物大分子(如蛋白质)的直径相当,而且具有宽激发、窄发射、可调谐的发射波长、光稳定性好等独特的光学性质,作为一种新型的荧光探针而在生命科学研究领域中备受关注。目前,生物医学方面主要应用的是CdTe与CdSe量子点,其中的有毒Cd元素使它们的应用范围受到限制。而ZnO量子点具有优良的荧光性能,原料廉价易得,并且不含有毒元素。但是符合生物检测要求的水分散性ZnO量子点的研究现在还少有报道。因此,我们在以下方面作了一些工作,并得到一些创新性的结果,主要研究内容如下:(1)本文利用溶胶-凝胶法在乙醇中合成具有强烈可见荧光发射的ZnO量子点,通过对不同反应条件的控制,成功实现了对ZnO量子点可见荧光发射波长的精确调控。(2)本文通过3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)对ZnO量子点实行硅烷化包覆,制备出核-壳结构的ZnO/Aminopropyl-siloxane量子点,这种量子点荧光强度提高一倍,具有良好的稳定性,且在水相中也能保持优良的荧光性能。(3)在ZnO/Aminopropyl-siloxane量子点的基础上,利用聚乙二醇(PEG-600)进行表面修饰,得到能够稳定分散于水溶液中的ZnO/Aminopropylsiloxane-PEG量子点(ZnO-ASP量子点)(4)通过利用水分散性的ZnO-ASP量子点对洋葱细胞的成像与对拟南芥的生长刺激影响,证实了合成的ZnO-ASP量子点具有较高的生物适用性与较低的毒性。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-34
  1.1 量子点的定义  8
  1.2 量子点的基本性质  8-12
    1.2.1 量子限域效应  8-9
    1.2.2 介电限域效应  9-10
    1.2.3 小尺寸效应  10-11
    1.2.4 表面效应  11-12
  1.3 量子点的荧光特性  12-17
    1.3.1 量子点的发光机理  12-13
    1.3.2 量子点的光谱特点  13-17
  1.4 量子点的研究现状  17-31
    1.4.1 量子点的制备方法  17-22
    1.4.2 量子点在生命科学中的应用  22-28
    1.4.3 量子点的表面修饰  28-31
  1.5 本论文的研究目的  31-33
    1.5.1 ZnO 量子点的基本性质  31-32
    1.5.2 ZnO 量子点的研究进展  32-33
  1.6 课题来源  33
  1.7 本论文的主要研究内容  33-34
2 溶胶-凝胶法制备ZnO 量子点的研究  34-52
  2.1 前言  34
  2.2 实验  34-36
    2.2.1 ZnO 量子点的制备  34-36
  2.3 结果与讨论  36-50
    2.3.1 ZnO 量子点的XRD 分析  36-37
    2.3.2 ZnO 量子点的吸收光谱分析  37-38
    2.3.3 ZnO 量子点的荧光光谱分析  38-40
    2.3.4 反应条件对 ZnO 量子点粒径的影响研究  40-50
  2.4 本章小结  50-52
3 3-氨丙基三乙氧基硅烷对 ZnO 量子点的包覆研究  52-64
  3.1 前言  52
  3.2 实验  52-53
    3.2.1 3-氨丙基三乙氧基硅烷包覆ZnO量子点的制备  52-53
  3.3 结果与讨论  53-63
    3.3.1 样品的XRD 分析  53-55
    3.3.2 样品的TEM 分析  55-56
    3.3.3 样品的紫外可见吸收光谱分析  56-57
    3.3.4 样品的荧光光谱分析  57-58
    3.3.5 3-氨丙基三乙氧基硅烷包覆对ZnO量子点稳定性的影响  58-59
    3.3.6 包覆条件对 ZnO 量子点的影响  59-63
  3.4 本章小结  63-64
4 水分散性ZnO 量子点的制备研究  64-78
  4.1 前言  64
  4.2 实验  64-66
    4.2.1 稳定的水分散性 ZnO 量子点的制备  64-66
  4.3 结果与讨论  66-76
    4.3.1 样品的紫外-可见吸收光谱分析  66
    4.3.2 样品的荧光性质分析  66-68
    4.3.3 样品的稳定性分析  68-72
    4.3.4 聚乙二醇（PEG-600）的添加量对分散稳定性的影响  72
    4.3.5 3-氨丙基三乙氧基硅烷的包覆量对分散稳定性的影响  72-75
    4.3.6 多色水分散性 ZnO-ASP 量子点的制备  75-76
  4.4 本章小结  76-78
5 水分散性ZnO 量子点的生物适用性研究  78-84
  5.1 前言  78
  5.2 实验  78-79
    5.2.1 水分散性ZnO 量子点的生物应用  78-79
  5.3 结果与讨论  79-83
    5.3.1 ZnO-ASP 量子点对洋葱表皮细胞成像  79-81
    5.3.2 ZnO-ASP 量子点对拟南芥种子的刺激作用  81-83
  5.4 本章小结  83-84
结论  84-86
致谢  86-87
参考文献  87-95
攻读硕士学位期间发表的学术论文及研究成果  95

ZnO量子点的制备与改性研究

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