【摘 要】
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由于量子点(quantum dots,QDs)具有表面效应、小尺寸效应以及宏观量子隧道效应,人们对量子点应用于光学和电学领域的研究存在很大的兴趣。将量子点分散在生物质膜中,使得复合膜具有高荧光,优异的热稳定性和柔软性好等优异性能,可用于发光二极管(LED),柔性电子显示器,滤光器件等光电应用。本论文制备了三种量子点,分别为氧化锌量子点(ZnOQDs),硅量子点(SiQDs)和Si-ZnO杂化量子点
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由于量子点(quantum dots,QDs)具有表面效应、小尺寸效应以及宏观量子隧道效应,人们对量子点应用于光学和电学领域的研究存在很大的兴趣。将量子点分散在生物质膜中,使得复合膜具有高荧光,优异的热稳定性和柔软性好等优异性能,可用于发光二极管(LED),柔性电子显示器,滤光器件等光电应用。本论文制备了三种量子点,分别为氧化锌量子点(ZnOQDs),硅量子点(SiQDs)和Si-ZnO杂化量子点。利用透射电子显微镜(TEM)、傅里叶红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)和荧光光谱(PL)对量子点的形貌、表面基团、化学键组成和光学性能进行了分析。通过改进的溶胶-凝胶法制备了氧化锌量子点,与文献报导实验条件相比明显缩短了反应时间;荧光光谱证实乙酸锌与氢氧化锂物质的量之比为1:1.5,反应时间为20 min时为制备ZnOQDs的最佳反应条件;ZnOQDs的最大荧光发射波长为525 nm,平均粒径为(3.2±0.2)nm,其晶格间距为0.28 nm。选用乙醇作为反应溶剂,以硅酸和硼氢化钠为反应原料,利用水热法一步合成荧光稳定的硅量子点;确定了硅酸和硼氢化钠反应物的物质的量之比为1.2:1,温度200℃,反应时间3 h等是最佳反应条件;制备的SiQDs晶格间距为0.31 nm,对应硅的(111)晶面,结构稳定,主要含有C-Si键和Si-Si键;SiQDs疏水性大于亲水性,其最大荧光发射波长为440 nm,且SiQDs具有波长依赖性。将氧化锌和硅两种量子点通过化学反应合成出Si-ZnO杂化量子点;FTIR和XRD分析证明Si-ZnO量子点中既有Si,又有ZnO成分;通过XPS证实Si-ZnO已发生化学键合;不同质量配比的反应物得到的Si-ZnO量子点的荧光发射波长不同。并且,Si-ZnO量子点具有荧光发射中心可调的性质。本研究将三种量子点分别分散到海藻酸钠(SA)和羧甲基纤维素钠(CMC)中。SA与CMC的质量比为3:7时SA-CMC共混膜的力学性能最好。三种量子点与共混膜复合的复合材料展示了不同的中心荧光发射波长,且在紫外灯照射下呈现不同颜色的光。制备的ZnOQDs/CMC与ZnOQDs/SA-CMC复合材料的中心荧光发射波长均为525 nm,在365 nm紫外灯照射下呈现黄色光,具有宽的紫外吸收性能。制备的SiQDs/SA-CMC复合材料的中心荧光发射波长为440 nm,并展示了明显的波长依赖性,当SiQDs的添加量为0.4 g时的复合材料的热稳定性最好,荧光强度最高。在365 nm紫外灯下呈蓝色光,与SiQDs的颜色趋于一致。制备的Si-ZnO/SA-CMC复合材料不同于前两种复合膜,它对中波紫外吸收较好,在245 nm的紫外灯照射下呈现蓝绿色。当Si-ZnO的添加量为0.3 g时,复合膜的热稳定性最好。
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