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CdTe量子点在气/液界面的自组装及CdTe/Au复合材料的制备

作　者: 马洪超
导　师: 郑利强
学　校: 山东大学
专　业: 胶体与界面化学
关键词: CdTe 量子点海胆状自组装 CdTe/Au 哑铃状
分类号: TB383.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

量子点(QDs),由于具有独特的光致发光性质以及在光电器件、生物标记等方面的潜在应用价值,近年来受到了人们的广泛关注。与有机染料相比,量子点具有不可比拟的优点：如其光化学性质稳定、量子效率高、发射峰窄而且可调等。尽管单个的量子点具有非常优秀的光化学和电化学特性,但若将其用于纳米器件中时,常常根据具体用途要将量子点进行组装以得到有序的纳米结构。这种由量子点组成的有序纳米结构不仅继承了量子点的优良性质,而且由于粒子间的相互作用,往往会表现出单个量子点不具备的很多性质,进而更好的发挥功效。另外,随着材料科技的发展,单一种类的材料已不能满足需求,人们利用多种性质或功能的材料通过物理或化学复合组成复合材料或杂化材料。经过复合或杂化后的材料不仅性能上优于组成中任意一种单独的材料,而且还具有组分单独不具有的独特功能,从而实现了功能间的集成。例如,将量子点和导电聚合物组成的复合材料用于太阳能电池上可以有效地促进电荷的分离和传递,从而大大提高转化效率。本论文在长链离子液体C16mimBr的辅助下在气/液界面上组装CdTe量子点得到了海胆状微米球,在系统研究了反应时间和量子点溶液的浓度对产物生成的影响的前提下,提出了海胆状微米球的生成机理；另外,还利用Au与CdTe量子点复合组装形成哑铃状CdTe/Au复合材料,初步探讨了其生长过程和形成机理。论文的具体研究内容如下：(1)在长链离子液体C16mimBr的辅助下在气/液界面组装CdTe量子点得到了海胆状微米球。本文首先将C16mimBr分子铺展到量子点水溶液表面上得到了单层膜,П-A曲线显示此单层膜具有很高的稳定性,可以用于进一步的组装。详细研究了反应时间和量子点浓度对产物生成的影响。实验发现足够的生长时间对海胆状微米球的形成是必要的,随着生长时间的延长,首先形成鸟巢状纳米结构,然后变为花状纳米结构并最终形成海胆状微米球。另外,量子点溶液浓度也是形成海胆状微米球的决定性因素,实验发现只有在中等浓度的量子点溶液的界面上才能组装形成海胆状微米球,而浓度过高或过低均得不到所要产物。最后,在总结实验结果的基础上,提出了海胆状微米球的形成机理。(2)利用Au与CdTe量子点复合组装形成哑铃状CdTe/Au复合材料。TEM、SEM照片证实了哑铃状纳米组装结构的形成。通过EDX谱和HRTEM照片证实了所得的哑铃状纳米结构是由CdTe量子点和Au纳米颗粒组装形成的。研究了反应浓度对产物形貌的影响。最后,通过分析实验结果,提出了CdTe/Au哑铃状组装结构的形成机理。

全文目录

摘要  10-12
ABSTRACT  12-14
第一章绪论  14-45
  1.1 量子点的性质  14-16
    1.1.1 量子尺寸效应  14-15
    1.1.2 介电限域效应  15
    1.1.3 小尺寸效应  15-16
    1.1.4 表面效应  16
    1.1.5 宏观量子隧道效应  16
  1.2 量子点特殊的发光性质  16-17
    1.2.1 量子点的发光机理  16-17
    1.2.2 量子点的发光特性  17
  1.3 量子点的制备方法  17-20
    1.3.1 有机相制备量子点  18-19
    1.3.2 水相制备量子点  19-20
  1.4 量子点的应用  20-21
    1.4.1 量子点在太阳能电池方面的应用  20
    1.4.2 量子点在生命科学中的应用  20-21
    1.4.3 量子点在环境检测中的应用  21
  1.5 量子点自组装  21-27
    1.5.1 利用静电吸附作用的自组装  22-24
    1.5.2 利用化学键的自组装  24-25
    1.5.3 利用LB膜技术的自组装  25-27
  1.6 基于半导体材料的多功能复合材料  27-32
    1.6.1 半导体材料与贵金属的复合  27-28
    1.6.2 掺杂量子点  28-29
    1.6.3 半导体材料与磁性材料复合  29
    1.6.4 半导体材料与二氧化硅的复合  29-30
    1.6.5 半导体材料与聚合物的复合  30-32
  1.7 本论文的研究意义及研究内容  32-33
  参考文献  33-45
第二章长链离子液体辅助CdTe量子点组装制备海胆状微米球  45-60
  2.1 引言  45-46
  2.2 实验方法  46-48
    2.2.1 实验药品  46-47
    2.2.2 CdTe量子点的合成与纯化  47
    2.2.3 CdTe量子点组装成为海胆状微米球  47
    2.2.4 仪器表征  47-48
  2.3 结果与讨论  48-54
    2.3.1 CdTe量子点的表征  48-49
    2.3.2 C_(16)mimBr的П-A曲线  49
    2.3.3 海胆状CdTe微球的TEM和SEM表征  49-50
    2.3.4 生长时间的影响  50-51
    2.3.5 CdTe量子点水溶液浓度的影响  51-52
    2.3.6 海胆状微米球的形成机理  52-54
  2.4 结论  54-55
  参考文献  55-60
第三章 Au与CdTe量子点复合组装形成哑铃状CdTe/Au复合材料  60-70
  3.1 引言  60-61
  3.2 实验方法  61-62
    3.2.1 实验药品  61
    3.2.2 CdTe量子点的合成与纯化  61
    3.2.3 CdTe/Au复合材料的制备  61
    3.2.4 测量表征  61-62
  3.3 结果与讨论  62-66
    3.3.1 哑铃状纳米结构的TEM和SEM表征  62-63
    3.3.2 哑铃状纳米结构的EDS谱  63
    3.3.3 哑铃状纳米结构的HRTEM照片  63-64
    3.3.4 HAuCl_4溶液浓度对组装结构的影响  64-65
    3.3.5 哑铃状纳米结构的形成机理  65-66
  3.4 结论  66
  参考文献  66-70
论文创新点与不足  70-71
致谢  71-72
攻读学位期间发表的论文目录  72-73
学位论文评阅及答辩情况表  73-79

CdTe量子点在气/液界面的自组装及CdTe/Au复合材料的制备

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