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在温和体系中优化合成复合型半导体纳米材料

作　者: 倪梅
导　师: 杜保安
学　校: 河北大学
专　业: 物理化学
关键词: 量子点 两相体系 光学性质
分类号: TB383.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 35次
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内容摘要


半导体纳米粒子又称为量子点(QDs),是一类介于体相材料和单分子之间的纳米晶体。由于其小尺寸效应、表面界面效应、量子尺寸效应等在光、电、磁、热等方面而表现出优异的性能,使得纳米半导体材料在光电、催化、传感、生物等领域都显示了潜在的广阔应用前景。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。在前人的基础上,本文研究了在两相体系中合成CdS、CdSe量子点及核壳型CdSe/CdS量子点：(1)油酸镉和油酸溶于甲苯组成油相,硫脲溶于水组成水相,温和易控条件下,通过控制反应时间,在两相界面上形成不同粒径大小的CdS量子点；(2)油酸和油酸镉溶于环己烷中组成油相,硒氢化钠作为硒的前躯体溶于水中组成水相,在室温下或在高压釜中都可在两相界面上生成CdSe量子点。并且通过优化反应物比例、反应温度、反应时间、反应单体Se的量,可以控制量子点粒径大小、表面缺陷,得到了不同颜色的CdSe量子点溶液；(3)油酸和油酸镉溶于环己烷中组成油相,硒氢化钠作为硒的前驱体溶于水中组成水相,先生成CdSe核量子点,在原溶液中加入油酸和硫脲水溶液,即在CdSe外边成功包覆一层CdS壳层。通过改变反应单体Se的量、硫脲单体的量、反应温度、包壳的反应时间这些条件合成了一系列不同粒径大小的CdSe/CdS核壳型量子点,并且优化合成出的核壳型量子点比核量子点的荧光性质提高了很多。采用X射线粉末衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、荧光光谱仪和紫外可见分光光度计测试手段对产物进行了表征,结果表明所合成量子点尺寸分布均匀,为立方晶型,具有良好的荧光特性。本文实验操作简单,条件温和,所用试剂价廉,无毒无害,适宜推广。量子点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、检测等分析具有重要的意义。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-9
第1章 引言  9-16
  1.1 纳米材料的特殊性质  9-10
    1.1.1 量子尺寸效应  9
    1.1.2 小尺寸效应  9-10
    1.1.3 表面效应  10
    1.1.4 宏观量子隧道效应  10
  1.2 量子点的光学性质及应用  10-12
    1.2.1 量子点的光学性质  10-11
    1.2.2 量子点在化学生物分析中的应用  11-12
  1.3 量子点合成方法的概述  12-14
    1.3.1 有机金属合成法  12-13
    1.3.2 水相合成法  13-14
  1.4 本论文主要研究内容  14-16
第2章 用甲苯-水两相体系制备CdS量子点  16-21
  2.1 引言  16
  2.2 实验部分  16-17
    2.2.1 仪器与试剂  16-17
    2.2.2 CdS量子点的合成  17
    2.2.3 产物表征  17
  2.3 反应机理分析  17-18
  2.4 实验结果与讨论  18-19
    2.4.1 产物的透射电镜形貌分析和XRD分析  18-19
    2.4.2 CdS量子点的光谱分析  19
  2.5 结论  19-21
第3章 用环己烷-水两相体系优化合成CdSe量子点  21-29
  3.1 引言  21
  3.2 实验部分  21-22
    3.2.1 仪器与试剂  21
    3.2.2 CdSe量子点的合成  21-22
  3.3 CdSe量子点合成机理分析  22-23
  3.4 实验结果与讨论  23-28
    3.4.1 产物的透射电镜形貌分析  23
    3.4.2 产物的XRD分析  23-24
    3.4.3 反应物比例对量子点表面缺陷的影响  24-25
    3.4.4 反应温度对量子点粒径和表面缺陷的影响  25-26
    3.4.5 反应时间对量子点粒径的影响  26-27
    3.4.6 Se单体的量对量子点粒径分布的影响  27-28
  3.5 结论  28-29
第4章 用环己烷-水两相体系优化合成CdSe/CdS核壳型量子点  29-35
  4.1 引言  29
  4.2 实验部分  29-30
    4.2.1 试剂与仪器  29
    4.2.2 产物表征  29
    4.2.3 CdSe/CdS核壳型量子点的制备  29-30
  4.3 实验结果与讨论  30-34
    4.3.1 两相体系中合成CdSe/CdS核壳型量子点的机理  30-31
    4.3.2 CdSe/CdS核壳型量子点的TEM分析  31
    4.3.3 CdSe/CdS核壳型量子点的XRD分析  31-32
    4.3.4 CdSe/CdS量子点的荧光谱图分析  32-33
    4.3.5 CdSe/CdS的最优化合成分析  33-34
  4.4 结论  34-35
参考文献  35-38
致谢  38-39
攻读学位期间取得的科研成果  39

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工程材料学 > 特种结构材料
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