有機(jī)相CdSe基量子點的合成及性質(zhì)研究.pdf

1、與傳統(tǒng)的有機(jī)熒光染料材料比較，以CdSe量子點為代表的半導(dǎo)體納米材料，具有發(fā)光效率高、發(fā)射光譜窄、可調(diào)激發(fā)光譜寬、光穩(wěn)定性好等優(yōu)點，在顯示以及能源材料領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用，同時作為一種新的熒光標(biāo)記物被應(yīng)用于生物標(biāo)識、免疫學(xué)檢測等領(lǐng)域。由于CdSe量子點及其核殼結(jié)構(gòu)特殊的生長動力學(xué)，在半導(dǎo)體納米材料的合成和形貌控制等基礎(chǔ)化學(xué)領(lǐng)域被廣泛關(guān)注。本論文的主要研究內(nèi)容包括：用高溫有機(jī)相方法合成CdSe量子點，在此基礎(chǔ)上，合成CdSe/ZnS，CdS

2、e/Cd1-xZnxS核殼量子點，從結(jié)構(gòu)、形貌、光學(xué)性質(zhì)、表面態(tài)以及化學(xué)穩(wěn)定性方面進(jìn)行系統(tǒng)研究。
　　 本論文首先在有機(jī)相中采用高溫注射法合成不同尺寸，不同發(fā)光顏色，高熒光量子產(chǎn)率的CdSe量子點。并以此為基礎(chǔ)對有機(jī)相CdSe/ZnS，CdSe/Cd1-xZnxS核殼量子點的合成及性質(zhì)做了一系列的研究。第一，我們采用一種優(yōu)化的合成工藝制備出CdSe量子點。在合成過程中考察反應(yīng)溫度，反應(yīng)時間對CdSe量子點各種性質(zhì)的影響，實驗結(jié)果

3、顯示，在300℃溫度下，反應(yīng)進(jìn)行到5min時，量子產(chǎn)率最高。通過透射電鏡(TransmissionElectron Microscopy，TEM)、紫外．可見分光光度計、熒光光度分光計和熒光壽命儀進(jìn)行表征，此方法合成的CdSe的形貌是球形，且單分散性良好；隨著時間的延長，粒徑變大，吸收熒光波長紅移；CdSe量子點的熒光壽命隨尺寸變化而改變，在幾十納秒之內(nèi)。第二，我們成功地合成出CdSe/ZnS核殼量子點。在合成過程中考察反應(yīng)時間、TOP

4、S注射速度對CdSe/ZnS核殼量子點熒光性質(zhì)的影響，實驗結(jié)果表明，選用油酸做配體，ZnS殼層的生長在1min內(nèi)完成，其量子產(chǎn)率最高為54％，其中TOPS的注射速度小于0.4mL/min時，可以防止ZnS單獨(dú)成核；經(jīng)過系統(tǒng)表征，證實了核殼結(jié)構(gòu)的形成。第三，在CdSe/Cd1-xZnxS(x=0.25，0.5，0.75)核殼量子點的合成中，研究有機(jī)配體、反應(yīng)時間和TOPS的注射速度對CdSe/Cd1-xZnxS核殼量子點熒光性質(zhì)的影響，研

5、究結(jié)果表明，當(dāng)選用油酸做配體，殼層成分比例Cd∶Zn=1∶1，反應(yīng)時間為5min，TOPS的注射速度為1mL/min時，合成的CdSe/Cd1-xZnxS核殼量子點的量子產(chǎn)率最高，為67.5％。經(jīng)過系統(tǒng)表征，證實核殼結(jié)構(gòu)的生成。
　　 其次，在上面合成實驗的基礎(chǔ)上，使用相同的CdSe核，分別合成CdSe/ZnS、CdSe/Cd1-xZnxS(x=0.25，0.5，0.75)和CdSe/CdS核殼量子點，對比研究其性質(zhì)變化。研究合

6、成后量子點的形貌，光譜的紅移，熒光壽命的改變，量子產(chǎn)率的變化。研究發(fā)現(xiàn)CdSe/ZnS的形貌為球形，CdSe/Cd1-xZnxS為不規(guī)則四面體形；包覆后CdSe/CdS的光譜紅移量最大，其次是CdSe/Cd0.75Zn0.25S，CdSe/Cd0.5Zn0.5S和CdSe/Cd0.25Zn0.75S，其中CdSe/ZnS最小。量子產(chǎn)率則是CdSe/Cd0.5Zn0.5S的最高，CdSe/ZnS的次之，CdSe/CdS的最低。
　　

7、 最后，我們對CdSe/Cd0.5Zn0.5S核殼量子點的穩(wěn)定性進(jìn)行研究。用十六胺(HAD)為配體，醋酸鎘和醋酸鋅為殼層前驅(qū)體，合成了CdSe/Cd0.5Zn0.5S核殼量子點。研究室溫黑暗條件下，不同放置時間熒光性質(zhì)的變化。發(fā)現(xiàn)隨著時間的延長，量子產(chǎn)率出現(xiàn)先上升后下降，最后趨于穩(wěn)定的現(xiàn)象。并用TEM、XRD、紫外．可見分光光度計，熒光光度計表征并進(jìn)行分析。傅里葉紅外光譜(FT-IR)證實配體HDA是在合成反應(yīng)之后逐漸和量子點結(jié)合，以