碲化物量子点的合成及性能研究

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量子点(半导体纳米晶)由于其独特的物理和化学性质在生物荧光标记、光电器件、离子检测以及太阳能电池等方面显示出了巨大的应用价值。例如在离子检测方面,传统的荧光光谱法一直使用有机染料来进行检测,然而有机染料的光稳定性一定程度上限制了其灵敏度以及检测范围。相比之下,量子点具有荧光强度高、稳定性好、可持续发光等优点,因此使用量子点作为离子探针应用于离子检测引起了研究者的广泛关注。CdTe量子点的禁带宽度为1.5eV,是一种重要的II-VI族量子点,目前的合成方法主要分为水相法和有机法两类,其中,水相法合成的CdTe量子点具有良好的水溶性,可以直接应用于离子检测。为了提高CdTe量子点的荧光强度和稳定性,可以在其表面包覆另外一种半导体材料,形成核壳结构。本论文的主要研究内容与结果如下:1、采用水相合成法,在氮气保护下,以3-巯基丙酸(MPA)为稳定剂制备了水溶性的CdTe量子点,并通过荧光(PL)光谱、紫外可见(UV-Vis)光谱、透射电子显微镜(TEM)分析和X射线粉末衍射(XRD)分析对样品进行了表征。XRD结果表明量子点为立方闪锌矿结构,TEM结果表明量子点分散性较好、形状为球形、平均粒径为2.0nm。进一步考察了回流时间、反应温度和体系pH值对量子点性能的影响,结果表明:回流时间、反应温度和体系pH值对量子点的粒径大小、粒径分布及生长速度均有影响。2、选用3-巯基丙酸为稳定剂,使用1中的方法在水相中合成了CdTe量子点,随后选用硫化钠作为硫源,通过控制硫化钠、两水乙酸镉与3-巯基丙酸的混合溶液的加入量,在其表面包覆了不同厚度的CdS壳层,合成了typeⅡ型核壳量子点。XRD结果表明我们得到的CdTe/CdS核壳型量子点为立方闪锌矿结构。TEM结果进一步表明量子点为球形、分散性良好。随着壳层厚度的逐渐增加,CdTe/CdS量子点的粒径逐渐增大,荧光发射峰红移,荧光强度先增加后减小,当壳层材料与核材料的物质的量之比ns/nc为1时荧光强度最大。3、使用1中制备的CdTe量子点作为荧光探针对溶液中不同种类的金属离子进行了检测。实验结果如下:(1)不同的金属离子对CdTe量子点荧光猝灭程度不同,其中,Ni2+对CdTe量子点荧光具有显著的猝灭作用;(2)配置不同浓度的Ni2+溶液,加入到CdTe量子点溶液中进行荧光测试,得到了线性良好的Stern-Volmer方程拟合直线。因此,本文制备的3-巯基丙酸修饰的CdTe量子点可以作为离子探针检测溶液中的微量Ni2+
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