【摘 要】
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量子点（Quantum dots,QDs）又名为半导体纳米晶,是一种新兴的光电材料,由于带隙可调且可以在低温条件下制作成薄膜,是未来太阳能建筑的核心材料。调控QDs的尺寸、尺寸分布和产量获得大规模生产优质定制光电性质的QDs材料合成策略成为实现未来绿色建筑商业性发展的关键。通过热注入法溶液相合成QDs,可批量制备且预期成本低,尽管已有很多实验和理论研究热注入法合成胶体量子点（Colloidal q
【基金项目】
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北京建筑大学未来城市设计创新中心基金项目（UDC2018031121）； 国家自然科学基金（51906013）； 北京教育委员会批准的中国技术项目（KM201910016010）； 日本文部省KAKENHI（17H02736和20H02565）；
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量子点（Quantum dots,QDs）又名为半导体纳米晶,是一种新兴的光电材料,由于带隙可调且可以在低温条件下制作成薄膜,是未来太阳能建筑的核心材料。调控QDs的尺寸、尺寸分布和产量获得大规模生产优质定制光电性质的QDs材料合成策略成为实现未来绿色建筑商业性发展的关键。通过热注入法溶液相合成QDs,可批量制备且预期成本低,尽管已有很多实验和理论研究热注入法合成胶体量子点（Colloidal quantum dots,CQDs）,由于整个系统的反应速度较快,对不同生长阶段CQDs尺寸特征和产量的形成机制细节仍知之甚少。本文工作的主要目的是通过研究热注入法合成Ⅳ-Ⅵ族CQDs（Ⅳ-ⅥCQDs）的物理化学过程,探究其中QDs成核和生长特点,以较为经典的热注入法合成硫化铅（PbS）、硒化铅（PbSe）CQDs为例,构建相应的数学建模,梳理影响因素和影响规律。主要工作包括:1.Ⅳ-ⅥCQDs的形成过程研究。对QDs的基本合成方法以及经典的半导体纳米晶成核和生长模型进行了梳理,建立了改进的动力学模型,将数值分析结果与已有的文献数据进行了比较和验证。2.PbS CQDs在变溶液温度下的成核和生长研究。对变温条件下热注入法合成PbSCQDs的物理化学过程进行了数学建模,结合反应系统的操作条件、反应物配比、反应粒子的结构特点以及烧瓶的传热物性,分析了这些因素对PbS CQDs成核和生长过程的影响规律。3.Ⅳ-ⅥCQDs成核和生长速率方程的数值解研究。通过变系数Fokker-Planck方程求解,获得了CQDs成核和生长的MATLAB实现。上述工作,能够为设计自动化大规模合成CQDs提供合理的策略,助力于大规模自动化合成定制物理化学特性的量子点的实践。
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