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量子点的制备及其水溶性修饰

作　者: 刘金华
导　师: 朱明强
学　校: 湖南大学
专　业: 生物医学工程
关键词: 量子点 CdSe CdSe/CdS CdSe/ZnS CdTe 巯基乙酸
分类号: O649
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

半导体量子点是一种尺寸大小为1nm~100nm的团簇,这种零维体系的物理行为与原子极为相似,所以被称为人造原子,电子在其中的能量状态呈类似原子的分立能级结构,因此光学行为与一些大分子很相似可以发射荧光。相对于传统的有机荧光染料,大小均匀的半导体量子点发射光谱窄且具有尺寸调谐特性、用单个波长即可激发不同的量子点、荧光量子产率高、稳定性好和具有很好的生物相容性等优点,近年来量子点丰富的光学特性及其在生物学标记方面巨大的研究和应用价值逐步被看好。本文针对当前有机溶剂中合成量子点仍然存在反应条件苛刻、反应温度高、原料金属有机化合物易燃、易爆、毒性大和溶剂昂贵等缺点,采用改进的绿色化学合成方法制备出了高荧光产率、分散性好的半导体量子点,研究了反应时间、反应温度以及反应溶剂对量子点生长情况及性能的影响,并对所制备的量子点进行了一定的水溶性改性,使其可以很好的应用于生物领域。(1)本文第一章是采用柴油作为溶剂,油酸作为配体,而没有使用有剧毒的TOPO作为配体,大规模的合成了荧光强度高,分散性好的CdSe量子点,有望实行量子点的工业化生产。(2)第二章改用正辛酸和TOP作为配体,柴油作为溶剂,在较低的温度80-160℃的条件下成功合成了荧光强度高,分散比较好的CdTe量子点,考察了所制备的CdTe量子点的一些性质,发现CdTe量子点在可见光条件下,随着时间的变化会发生很大的蓝移现象,我们使用巯基乙酸成功的把油相合成的CdTe转到水相中去,并且可以保持很强的荧光,但是随着在自然光敞开的体系下搅拌,发现所转到水中去的CdTe量子点发生了明显的红移现象。(3)第三章使用第一章合成的CdSe量子点作为核,采用SILAR方法合成了CdSe/ZnS和CdSe/CdS核壳量子点,并采用合成的高分子配体成功把油相核壳量子点转到水中。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-11
第1章绪论  11-26
  1.1 量子点的概念  11-12
  1.2 量子点的结构及其尺寸  12-13
  1.3 量子点的特性  13-16
    1.3.1 量子尺寸效应  13
    1.3.2 量子限域效应  13-15
    1.3.3 表面效应  15
    1.3.4 小尺寸效应  15
    1.3.5 量子隧穿效应  15-16
    1.3.6 量子点的光学特性  16
  1.4 量子点的合成概述  16-21
    1.4.1 水热、溶剂热合成法  19
    1.4.2 溶胶一凝胶法  19-20
    1.4.3 微乳液法  20
    1.4.4 模板合成法  20
    1.4.5 超声化学法  20-21
    1.4.6 化学还原法  21
  1.5 量子点的表面修饰  21-23
    1.5.1 对荧光纳米晶的疏水表面进行配体交换  21-22
    1.5.2 两性分子修饰  22
    1.5.3 采用硅烷化对纳米晶的包覆  22
    1.5.4 用树枝状配体对纳米晶的包覆  22-23
    1.5.6 用高分子材料对纳米晶进行包覆  23
  1.6 展望  23-24
  1.7 研究课题的提出及目的  24-26
第2章 CdSe 量子点的油相制备及其性能研究  26-37
  2.1 引言  26-27
  2.2 实验部分  27-28
    2.2.1 实验试剂  27
    2.2.2 实验仪器  27
    2.2.3 实验步骤  27-28
  2.3 量子点表征  28-30
    2.3.1 紫外可见分光光度计表征  28-29
    2.3.2 荧光分光光度计表征  29
    2.3.3 透射电镜（TEM）表征  29
    2.3.4 X 射线衍射（XRD）表征  29-30
  2.4 结果与讨论  30-34
    2.4.1 不同反应时间对CdSe 量子点光学性能的影响  30-32
    2.4.2 不同的油酸的量对CdSe 量子点的性质影响  32-33
    2.4.3 不同Cd:Se 的比例对合成CdSe 量子点的影响  33
    2.4.4 不同反应温度对CdSe 量子点光学性能的影晌  33-34
  2.5 样品表征分析  34-35
  2.6 本章小结  35-37
第3章 CdTe 量子点的合成及其性能研究  37-48
  3.1 引言  37
  3.2 实验部分  37-39
    3.2.1 实验试剂  37-38
    3.2.2 实验仪器  38
    3.2.3 实验步骤  38-39
  3.3 结果与讨论  39-46
    3.3.1 不同时间对合成CdTe 量子点的性质影响  39-40
    3.3.2 不同温度对合成CdTe 量子点的性质影响  40-41
    3.3.3 不同正辛酸的量对合成CdTe 量子点的性质影响  41-43
    3.3.4 正己酸对合成CdTe 量子点的性质影响  43-44
    3.3.5 油相CdTe 稳定性测试  44-46
  3.4 油相CdTe 量子点的水溶性改性  46-47
  3.5 小结  47-48
第4章 CdSe/CdS 和CdSe/ZnS 核壳量子点的合成及其水溶性修饰  48-57
  4.1 引言  48-50
  4.2 实验部分  50-52
    4.2.1 实验试剂  50
    4.2.2 实验仪器  50
    4.2.3 实验步骤  50-52
  4.3 结果与讨论  52-55
    4.3.1 核壳量子点合成  52-54
    4.3.2 量子点水相改性  54-55
  4.4 小结  55-57
结论  57-58
参考文献  58-65
附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录  65-66
致谢  66

量子点的制备及其水溶性修饰

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