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水溶性掺杂型ZnS纳米晶的微波合成及性质研究
作 者: 菅文平
导 师: 白玉白;杨文胜
学 校: 吉林大学
专 业: 物理化学
关键词: 纳米晶 掺杂半导体 荧光性质 水容性 微波合成
分类号: O614.241
类 型: 博士论文
年 份: 2006年
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内容摘要
目前,生物纳米技术已经成为人们所关注的热点研究领域。由于纳米粒子的尺寸在0.1—100 m范围内,而大多数重要的生物分子(如蛋白质、核酸)的尺寸都处在这一尺度内,因此通过对纳米粒子的表面修饰并与生物分子的偶联,形成生物探针,即可成为研究生物分子性质及其相互作用机制的最有利的工具。同传统有机染料分子相比,荧光纳米晶作为生物标记物具有独特的优势(较宽的激发谱和较窄的发射谱,较高的光稳定性,较低的背景荧光)。因此以具有优异的光学性质的荧光纳米晶作为生物标记物,将给生物学和医学带来极大的突破,同时也将大大加速纳米技术的产业化进程。本论文的主要工作就是在原有工作的基础上,开发合成高发光效率的水溶性掺杂荧光纳米晶的方法,同时对所合成的纳米晶的光学性质进行深入研究,为开发新型纳米晶生物标记物提供必要的材料基础。 水溶性ZnS纳米晶的微波合成。将巯基丙酸与锌离子配位,在水溶液里形成稳定的配合物,通过调节巯基丙酸与锌离子的比例及溶液的PH值,用微波辐射加热制备了水溶性ZnS纳米晶。在制备过程中,巯基丙酸与Zn离子的比例对最终得到的纳米晶起决定作用。在一定的比例范围内,溶液的PH值的差异也对纳米晶的合成有重要影响。 高发光效率ZnS:Mn纳米晶的合成。利用巯基丙酸作稳定剂合成了ZnS:Mn纳米晶,然后利用巯基丙酸与锌离子所形成的配合物在微波辐射下可以形成ZnS这种纳米晶这一结果,通过外延生长的方法,在已合成的ZnS:Mn纳米晶表面生长一个ZnS壳层,这样我们得到了高发光效率的纳米晶。利用荧光寿命、电子顺磁共振检测方式证明ZnS:Mn纳米晶发光效率的提高主要源于掺杂锰离子在ZnS纳米晶中的微观分布状态,ZnS壳层的形成和微波加热作用同时促进了有效发光中心,即孤立存在的锰离子数量的增加,首次实现从改变发光中心存在形式的角度来提高纳米晶的发光效率。同时,所获得的ZnS:Mn纳米晶还具有较好的化学稳定性和光稳定性。
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全文目录
第一章 前言 12-46 1.1 纳米粒子基本性质 13-18 1.1.1 量子尺寸效应 13-16 1.1.2 表面效应 16-18 1.2 纳米粒子的合成方法 18-22 1.2.1 气相法制备纳米粒子 18-19 1.2.2 液相法制备纳米粒子 19-22 1.3 不同类型的纳米粒子简介 22-30 1.3.1 非掺杂型荧光纳米粒子简介 22-27 1.3.2 掺杂型荧光纳米粒子简介 27-30 1.4 荧光纳米晶在生物学上的应用 30-34 1.5 纳米晶的表面修饰 34-37 1.6 本论文所采用的纳米粒子表征方法 37-38 1.7 立题思想 38-40 参考文献 40-46 第二章 微波辐射合成 ZnS纳米晶 46-56 2.1 实验部分 46-47 2.1.1 试剂与药品 47 2.1.2 测试仪器 47 2.1.3 微波合成 ZnS纳米粒子 47 2.2 结果与讨论 47-53 2.2.1 Zn与 MPA不同比例的微波结果 49-50 2.2.2 不同PH值对 Zn-MPA配合物降解反应影响 50-53 2.3 本章小结 53-54 参考文献 54-56 第三章 高发光 ZnS:Mn纳米粒子的合成和性质研究 56-75 3.1 实验部分 57-59 3.1.1 试剂与药品 57 3.1.2 测试仪器 57-58 3.1.3 ZnS:Mn纳米粒子的合成 58-59 3.1.4 微波辅助ZnS壳层的生长 59 3.2 结果与讨论 59-71 3.2.1 ZnS:Mn纳米晶的结构表征(XRD.TEM) 59-61 3.2.2 ZnS:Mn纳米晶的光学性质 61-65 3.2.3 ZnS:Mn纳米粒子荧光衰减与瞬磁共振 65-69 3.2.4 ZnS:Mn纳米晶的光稳定性 69-71 3.3 本章小结 71-72 参考文献 72-75 第四章 颜色可调 ZnS:Cu纳米粒子的微波辅助合成 75-96 4.1 实验部分 75-77 4.1.1 试剂和测试仪器 75-76 4.1.2 ZnS:Cu纳米粒子的合成过程 76-77 4.2 结果与讨论 77-93 4.2.1 ZnS:Cu纳米晶的结构表征 77-78 4.2.2 ZnS:Cu纳米晶的掺杂效分析 78-80 4.2.3 ZnS:Cu纳米晶的光学性质 80-82 4.2.4 ZnS:Cu纳米晶的荧光衰减 82-84 4.2.5 ZnS:Cu纳米晶的变温荧光 84-87 4.2.6 ZnS:Cu纳米晶能谱分析 87-90 4.2.7 ZnS:Cu纳米晶瞬态光电压 90-93 4.3 本章小结 93-94 参考文献 94-96 第五章 光电导型ZnS:Ag纳米粒子的合成和性质研究 96-110 5.1 实验部分 97-98 5.1.1 试剂与测试仪器 97 5.1.2 纳米晶的合成 97-98 5.1.2.1 ZnS:Ag纳米晶的合成 97-98 5.1.2.2 ZnS:Ag/ZnS核壳纳米晶的合成 98 5.2 结果与讨论 98-107 5.2.1 ZnS:Ag纳米晶的结构表征 98-100 5.2.2 ZnS:Ag纳米晶的光学性质 100-103 5.2.3 ZnS:Ag纳米晶的瞬态光电压 103-104 5.2.4 ZnS:Ag纳米晶的光稳定性 104-107 5.3 本章小结 107-108 参考文献 108-110 致谢 110-111 作者简历 111-113 中文摘要 113-116 英文摘要 116-118
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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) > 锌Zn
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