镉基量子点及其复合结构的制备与性质研究

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量子点作为一种纳米材料,具有可调节的发光波长,发射光谱窄并且对称等性质,在生物医学,传感器,太阳能电池等方面存在着重要的应用价值。本论文主要包括制备镉基量子点及其复合结构,对镉基量子点及其复合结构的生长机理进行探究,探讨了它们的光学,光电性质和稳定性。本论文具体研究内容如下:采用回流法制备了水溶性的CdTe量子点,其中以巯基羧酸分子巯基乙酸、巯基丙酸分别作为配体。通过琼脂糖电泳的结果对不同配体修饰的CdTe量子点的动力学半径进行探究比较。研究了水溶性量子点在不同缓冲溶液中的光衰减情况。在PBS缓冲溶液中随着反应时间的增加,量子点表面的配体会与溶液中离子发生反应,导致量子点表面状态发生改变。量子点的荧光光谱发生了变化,强度呈现降低的趋势,但是巯基乙酸修饰的碲化镉量子点稳定性相对较弱。其中,绿光CdTe量子点在缓冲溶液中产生团聚,荧光峰的位置存在红移的现象;在不同浓度的TBE缓冲溶液(≥0.01×)中,缓冲溶液浓度的变大时,量子点的荧光强度呈现降低的趋势;CdTe量子点稳定性呈现在PBS缓冲溶液中的相似的性能;对于巯基乙酸修饰的CdTe量子点,随着量子点的波长增加,在表面类CdS团簇壳层的作用下,对量子点表面缺陷减少,基于以上结构变化,导致长波长的CdTe量子点(橙和红)在TBE缓冲溶液中较绿色更稳定。通过溶胶-凝胶法将水相CdTe量子点制备各种发光膜、发光板。在氩气气氛下和紫外光下,探究了不同种类的量子点发光板的荧光性质的稳定性,通过实验结果可知:由于量子点表面的态的差异,导致红光发光膜的性质与绿色,橙色发光膜有很大的差异,并对发光膜的厚度,形态进行了探究。所制备的量子点发光膜,不仅具有一定的柔性,而且具有较好的发光性质;在量子点制备成发光膜前后,量子点的荧光性质得到很大程度的保持。利用蓝光LED进行激发不同颜色的发光膜,得到的色坐标在白光发光范围内,说明CdTe量子点在白光LED上有很好的实用价值。通过一步法合成CdTe量子点-石墨烯复合结构,对复合结构的形成过程进行了探究,经过回流,氧化石墨烯被还原,得到了还原氧化石墨烯。探索了量子点-石墨烯复合结构在离子溶液中的光电流变化的机理,结果显示:由于CuS与CdS溶度积的差异,使得量子点表面的类CdS壳层被破坏,量子点的表面产生缺陷,在量子点的表面的电子阱增多,增加了对激发电子的捕获。CdTe量子点-石墨烯复合材料对于Cu2+和Ni2+量子点具有不同的光电流变化程度,对Cu2+较为敏感。为了降低镉基量子点的重金属离子的危害,采用两步法制备了含有复合SiO2壳层的CdTe量子点。经过包壳层,量子点的吸收和荧光光谱都发生了红移。石墨烯与核壳量子点的复合是通过加热回流实现的。将制备的复合SiO2包覆的CdTe量子点-石墨烯复合结构,同样在离子检测上面进行了应用,对实验结果进行了研究,对两种不同的复合材料的对量子点的传感效果进行了分析比较。在高温下,利用种子法在油相中合成CdS纳米棒。在无还原剂辅助的条件下,利用超声法制备了CdS-Ag2S和CdS-Au纳米异质结,并对不同复合材料的形成机制进行了探讨。通过离子置换制备了CdS-Ag2S纳米复合结构,研究了不同银离子加入量,制备的CdS-Ag2S的形貌和光学性质。超声法可以使Ag2S均匀地在CdS纳米棒的侧面及顶端生成。在超声的作用下,CdS中的电子被激发,将金离子还原生成Au,合成了CdS-Au纳米复合结构。与还原法制备纳米复合结构相比较,超声法具有环保,低廉等优点,可以应用在纳米材料的合成中。
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