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在多相体系中半导体量子点的合成及性能研究
作 者: 焦永静
导 师: 杜保安
学 校: 河北大学
专 业: 物理化学
关键词: 量子点 LSS三相体系 水热、溶剂热 荧光性质
分类号: O614.242
类 型: 硕士论文
年 份: 2009年
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内容摘要
半导体纳米晶,又叫做量子点(QDs),具有明显不同于体相材料的量子尺寸效应、表面界面效应等,使得其在光催化、光吸收、光电转化、生物荧光标记等领域具有广阔的应用前景。Ⅱ-Ⅵ族半导体纳米粒子中,尤其是CdS、CdSe这两种重要的量子点,无论是在应用还是在合成研究方面都引起了人们的广泛的关注。本文在前人研究的基础上,提出了三相体系的反应机理,并在此体系中合成了CdS、CdSe量子点及核壳型CdS/ZnS、CdSe/CdS、CdSe/ZnS量子点。采用透射电子显微镜(TEM)、X射线粉末衍射(XRD)等测试手段对所合成量子点进行了表征,结果表明:所合成量子点尺寸均一、形貌规则,具有立方晶体结构。通过紫外-可见吸收光谱和荧光光谱对产物的光学性能进行了分析。由于单独的量子点容易受到表面杂质和表面缺陷的影响,使荧光效率大大降低,但是在量子点表面加以修饰,包覆一层宽带隙的半导体材料形成核壳型量子点,荧光效率就会明显提高。本文研究结果表明,在合适的条件下通过在量子点外面包覆一层壳层,纳米量子点CdS、CdSe的荧光性质得到极大的提高。正是由于壳层的包覆,修饰了核量子点表面的缺陷,使得核量子点的激子发射获得极大提高,从而增强了荧光效率。因此量子点具有强而稳定的荧光,可作为荧光标记修饰在蛋白质、DNA、RNA等生物大分子上,从而实现分子的诊断、检测等分析,对于生命科学研究具有重要的意义。
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全文目录
摘要 5-6 Abstract 6-10 第1章 引言 10-19 1.1 纳米材料的特性 10-12 1.1.1 小尺寸效应 10 1.1.2 量子尺寸效应 10-11 1.1.3 表面和界面效应 11 1.1.4 宏观量子隧道效应 11-12 1.2 量子点独特的光学特性及应用 12-14 1.2.1 量子点的光学特性 12-13 1.2.2 量子点在生化分析中的应用 13-14 1.3 量子点合成方法的概述 14-17 1.3.1 溶胶-凝胶法 14-15 1.3.2 微乳液法 15 1.3.3 化学沉淀法 15 1.3.4 金属有机合成法 15-16 1.3.5 水热、溶剂热合成技术 16-17 1.4 核壳型量子点 17-18 1.5 本论文主要研究内容 18-19 第2章 CdS、CdSe半导体量子点的合成及其性能表征 19-25 2.1 引言 19 2.2 实验部分 19-20 2.2.1 仪器与试剂 19-20 2.2.2 CdS量子点的合成 20 2.2.3 CdSe量子点的合成 20 2.2.4 产物表征 20 2.3 反应机理分析 20-21 2.4 实验结果与讨论 21-24 2.4.1 产物的TEM分析 21-22 2.4.2 产物的XRD分析 22 2.4.3 产物的紫外—可见吸收光谱及发射光谱分析 22-24 2.5 结论 24-25 第3章 CdS/ZnS核壳型量子点的合成及性能表征 25-32 3.1 引言 25 3.2 实验部分 25-26 3.2.1 试剂与仪器 25-26 3.2.2 CdS/ZnS核壳型量子点的合成 26 3.3 CdS/ZnS核壳型量子点合成机理分析 26-28 3.4 实验结果与讨论 28-31 3.4.1 产物的TEM分析 28 3.4.2 产物的XRD分析 28-29 3.4.3 CdS量子点包覆前后的荧光光谱对比分析 29-30 3.4.4 反应时间对壳层厚度的影响 30 3.4.5 壳层厚度对荧光谱图的影响 30-31 3.5 结论 31-32 第4章 CdSe/ZnS核壳型量子点的合成及性能表征 32-37 4.1 引言 32 4.2 实验部分 32-33 4.2.1 试剂与仪器 32 4.2.2 产物表征 32-33 4.2.3 CdSe/ZnS核壳型量子点的制备 33 4.3 试验结果与讨论 33-36 4.3.1 CdSe/ZnS核壳型量子点的TEM分析 33-34 4.3.2 CdSe/ZnS核壳型量子点的XRD分析 34-35 4.3.3 CdSe/ZnS量子点的紫外可见吸收与荧光谱图分析 35 4.3.4 壳层厚度对CdSe/ZnS荧光性能的影响 35-36 4.4 结论 36-37 第5章 CdSe/CdS核壳型量子点的合成及性能表征 37-43 5.1 引言 37 5.2 实验部分 37-38 5.2.1 试剂与仪器 37 5.2.2 产物表征 37-38 5.2.3 CdSe/CdS核壳型量子点的制备 38 5.3 试验结果与讨论 38-42 5.3.1 CdSe/CdS核壳型量子点的TEM分析 38-39 5.3.2 CdSe/CdS核壳型量子点的XRD分析 39 5.3.3 CdSe包覆壳层前后荧光谱图比较 39-40 5.3.4 反应时间对CdSe/CdS荧光性能的影响 40-41 5.3.5 壳层厚度对CdSe/CdS荧光性能的影响 41-42 5.4 结论 42-43 参考文献 43-47 理科论文发表情况 47-48 致谢 48
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中图分类: > 数理科学和化学 > 化学 > 无机化学 > 金属元素及其化合物 > 第Ⅱ族金属元素及其化合物 > 锌副族(ⅡB族金属元素) > 镉Cd
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