氧化锌量子点的制备及组装行为研究

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氧化锌量子点是一类重要的半导体纳米材料,由于其具有表面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应、介电限域效应等独特性质,因此纳米氧化锌材料在发光二极管、荧光标记、太阳能电池、抗菌以及光催化等方面被广泛应用。粒径较小且可控的纳米氧化锌晶体在应用上能更大限度地发挥其作用。本文在不添加碱基和表面活性剂的情况下,通过选择不同的醇溶剂体系,改变反应时间、反应温度以及前驱体浓度等条件,得到粒径可控的纳米氧化锌晶体。以正己醇为溶剂,采用溶液化学方法,合成了尺寸分布较窄的氧化锌纳米晶体。采用紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)、透射电子显微镜(TEM)和X-射线衍射(XRD)对合成的纳米氧化锌晶体进行表征。系统研究了去离子水加入量、反应温度、前驱体浓度、反应时间等条件对纳米氧化锌晶体生长速度和尺寸的影响。通过有效质量模型获得粒径尺寸,通过Lifshitz、Slyozov和Wagner(LSW)方程得到半径与时间的关系,进一步探讨了纳米氧化锌晶体的生长动力学。结果表明以正己醇为溶剂,纳米氧化锌晶体生长速度较快,生成的粒径较小且分布均匀。改变反应体系所用溶剂醇的种类,延长反应时间,以无水乙醇为溶剂,改变反应温度和前驱体浓度,进一步探究纳米氧化锌晶体吸收峰出现的时间。反应结束后加入γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)或表面修饰剂PVP对纳米氧化锌晶体进行包覆,抑制晶体间的进一步聚集。纳米氧化锌晶体的性质除了与晶体尺寸相关,还与其形貌密切关联。将在乙醇溶剂中得到的纳米氧化锌重新分散到水中,改变温度和时间,通过调节氧化锌纳米晶体的相互作用力进行组装,结果表明纳米晶体间通过氢键、范德华力等作用力可以自组装成为纳米片。
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