核殼結(jié)構(gòu)微粒的制備與表征.pdf

1、核殼微粒是由一種納米材料通過化學(xué)鍵或其他作用力將另一種納米材料包覆起來形成的納米尺度的有序組裝結(jié)構(gòu).包覆技術(shù)通過對內(nèi)核微粒表面性質(zhì)進(jìn)行剪裁,改變內(nèi)核表面電荷、官能團(tuán)和反應(yīng)特性,提高內(nèi)核的穩(wěn)定性與分散性.通過摻雜、表面等離子體共振等技術(shù)可增強(qiáng)核殼微粒的發(fā)光,滿足其在熒光標(biāo)記等方面的應(yīng)用. 本論文通過濕化學(xué)方法成功制備了單分散二氧化硅@硫化鎘、二氧化硅@硫化鋅和金@二氧化硅核殼納米微粒以及硫化鎘和硫化鋅空心球.利用透射電鏡(TEM)

2、、X射線衍射(XRD)、紫外-可見光吸收(UV-vis)和熒光光譜(PL)等多種分析測試手段對這些微結(jié)構(gòu)材料進(jìn)行表征,并研究了實驗條件的改變對其形貌及發(fā)光特性的影響.取得的主要結(jié)果如下: 1.采用化學(xué)水浴沉積法合成了單分散二氧化硅@硫化鎘核殼微球,并且通過HF的擇優(yōu)腐蝕除去二氧化硅內(nèi)核得到了硫化鎘空心球.制備過程中,鎘源和硫源量的減少或反應(yīng)溫度的降低,都能使硫化鎘晶粒減小,殼層減薄(30 nm-10nm).硫化鎘晶粒尺寸的減小及

3、殼層的減薄,使得二氧化硅@硫化鎘核殼微球的吸收邊從515 nm藍(lán)移至455 nm.該核殼微球的發(fā)光以525 nm處的缺陷發(fā)光為主,發(fā)光峰半高寬較寬.而且相應(yīng)的硫化鎘空心球的發(fā)光特性與核殼微球基本一致. 2.采用超聲化學(xué)沉積法合成了單分散二氧化硅@硫化鋅核殼微球,并通過共沉積錳離子實現(xiàn)了錳摻雜;此外還通過氫氟酸的擇優(yōu)腐蝕除去二氧化硅內(nèi)核得到了硫化鋅空心球.制備過程中,鋅源和硫源量的減少,可使硫化鋅晶粒減小,而殼層厚度則從15 nm

4、減薄至10 nm.硫化鋅晶粒尺寸的減小及殼層的減薄,可使二氧化硅@硫化鋅核殼微球的吸收邊從337 nm藍(lán)移至324 nm.該核殼微球的發(fā)光以430 nm的缺陷發(fā)光為主,發(fā)光峰半高寬較寬. 3.通過對二氧化硅@硫化鋅核殼微球進(jìn)行140℃至300℃退火處理后的發(fā)光研究,發(fā)現(xiàn)熱處理后樣品的吸收邊從337 nm紅移至375 nm,缺陷發(fā)光峰從430紅移至515 nm并且嚴(yán)重寬化.可見,熱處理并不能改善二氧化硅@硫化鋅核殼微球的發(fā)光特性.

5、而錳離子的摻入則改善了二氧化硅＠硫化鋅核殼微球的發(fā)光特性,摻雜后得到了590 nm處具有較高強(qiáng)度、較窄半高寬的穩(wěn)定的錳離子的光致發(fā)光.此外,還發(fā)現(xiàn)當(dāng)錳源的量小于5 at.﹪時才起到摻雜效果,得到穩(wěn)定的錳離子發(fā)光. 4.采用檸檬酸鈉還原法合成了膠體金顆粒.實驗發(fā)現(xiàn)減少檸檬酸鈉的量可以使金顆粒粒徑從12 nm增大至100 nm,其表面等離子體共振吸收峰從520 nm紅移至550 nm.采用StSber法將二氧化硅包覆于金顆粒表面制備