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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。

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

在多相体系中半导体量子点的合成及性能研究

内容摘要

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