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半导体量子点因其独特的荧光特性受到了许多研究者的青睐,包括荧光发射可调、半峰宽窄、荧光稳定性好等优点,在生物医学、光电等许多领域内都扮演着重要角色。然而,半导体量子点最大的缺陷就是其中镉、铅等重金属元素,这与绿色环保的社会理念不相符,导致了在应用方面受到了限制。 基于此背景,本论文以无镉量子点包括碳量子点和Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ族硫铟铜量子点及其荧光杂化材料为导向,着力解决由于重金属离子带来的环保问题。通过高温裂解、水相合成等方法快速合成目标量子点,并且借助于现代分析手段研究合成地量子点的结构、形貌和荧光性质,并将碳量子点应用于图案化和共性复合材料中,硫铟铜量子点杂化材料应用于光电器件中。具体开展的工作如下: (1)采用天然高蛋白的猪小肠为原料,一步高温裂解法分解猪小肠制备生物质碳量子点。通过分析碳量子点的结构、形貌及荧光性质证明碳量子点具有高水溶性,形貌呈现单分散的球形,在紫外激法下有明亮的蓝色荧光,绝对量子产率达到22%,并且探究不同因素对碳量子点的荧光性能的影响。随后结合聚乙烯醇(PVA)制备纳米复合材料应用于丝网印刷和喷墨打印两种图案化方式,有望应用到防伪领域。 (2)以廉价的草本植物为碳源,通过简单有效的合成路线制备多发射的碳量子点和高荧光的CdTe/CDs。一步高温裂解法分解太子参、灵芝、甘草和当归,制备尺寸均一的纯碳量子点。制备的碳量子点不需钝化,在多种有机溶剂中都具有优秀的溶解性,并且展现了优异的荧光性质,量子产率最高可达到28%。进一步使用硝酸和TTDDA对碳量子点钝化处理,钝化后的碳量子点结合传统CdTe量子点形成新型的组合体,并能结合两者量子点优异的性质。这种共性碳量子点有望应用于防伪和光电子器件中。 (3)使用快速绿色的微波法合成水相Cu-In-S/ZnS核壳量子点,并嵌入到PVP基质中,将其作为荧光粉制备白光LED。微波法制备的水相Cu-In-S/ZnS量子点在95℃下反应可缩短至20 min。研究不同Cu/In比下对荧光的影响,整个光谱范围为543 nm-700 nm,其荧光量子产率在包覆ZnS壳层后最高可达到43%。通过将量子点直接与水混合,随后烘干制备Cu-In-S/ZnS/PVP固体粉末,并研究了复合材料的稳定性。最后,这种纳米复合材料粉末可作为光转换材料应用于白光LED。表明该类无镉量子点在光电器件中具有应用前景,为后续工作提供了研究基础。