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本文主要研究了两个科学问题,一是对半导体纳米晶的金属异价掺杂问题:采用“由外及里”的离子交换方法,利用膦配体(如三丁基膦等)诱发的阳离子交换合成掺杂有异价离子Cu~+的II-VI族半导体纳米晶,并对其吸收及发射特性、斯托克斯位移、电子掺杂态等进行了调控研究;二是利用原位聚合的方式制备了异价掺杂半导体纳米晶/PMMA及PDMS复合材料,研究了复合前后纳米晶及聚合物各自性能的变化并探讨了其作为太阳能荧光聚集器的应用。主要取得的成果及创新点如下:1.利用阳离子交换方法制备浓度可控的异价Cu~+掺杂CdS纳米晶。几何相位分析(GPA)证实了Cu离子的掺杂为深度掺杂而非表面掺杂;X射线吸收近边结构(XANES)和扩展X射线吸收精细结构(EXAFS)、X射线光电子能谱(XPS)证实了Cu离子的掺杂为+1价态为主的异价掺杂,且掺杂浓度可控;透射电子显微镜(TEM)结果表明合成的掺杂纳米晶单分散性良好、尺寸分布均匀;高分辨TEM(HRTEM)及X射线粉末衍射(XRD)结果表明合成的掺杂纳米晶为稳定单一的六方相纳米晶;紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)、荧光光谱(PL)、荧光寿命拟合等证实了以Cu~+掺杂为主导的掺杂发光,其斯托克斯位移可达0.88 eV,有效解决掺杂过程中的自淬灭效应,加大了其在光电器件方面的应用,为后续研究奠定了基础。掺杂发光为红色荧光,成双指数衰减,分别为0.2μs和1.3μs,绝对量子产率(QY)可达28.9%。紫外光电子能谱(UPS)确认了掺杂纳米晶为p型半导体。高度单分散的CdS纳米晶还实现了大规模自组装,将会加速其在光电器件上的应用。2.将上述大斯托克斯位移的Cu~+掺杂CdS纳米晶以及其他几种金属离子掺杂纳米晶与PMMA或者PDMS材料进行复合,采用原位聚合的方法制备复合材料。核磁共振氢谱(H-NMR)、红外光谱(FT-IR)、热重分析(TG)结果表明纳米晶的存在并未对PMMA主要化学结构造成影响。凝胶渗透色谱(GPC)结果表明纳米晶的存在使得聚合物PMMA的分子量变大,原因是量子点表面油酸油胺的包覆与非结晶PMMA链段相互作用。显微荧光光谱结果表明量子点小团以0.5-10μm不等的尺寸分散在聚合物中,其仍然保留了良好的发光性。紫外外吸收光谱、荧光光谱、荧光寿命、量子产率结果表明复合材料的吸收光谱荧光寿命、量子产率均保持与原纳米晶一致,没有发生表面氧化或荧光淬灭。荧光光谱由于自吸收现象的存在存在一定的红移,但是由于原本量子点自身较大的斯托克斯位移其并未造成太多能量损失。