室溫下兩相界面法制備量子點(diǎn)及其表征.pdf

1、目前,熒光半導(dǎo)體納米粒子(NPs),又稱為熒光半導(dǎo)體量子點(diǎn)(QDs),在生物醫(yī)學(xué)研究中應(yīng)用的可行性和重要意義已經(jīng)是有目共睹,相關(guān)的研究理論、合成制備和應(yīng)用成果日益增多。目前在Ⅱ-Ⅵ型半導(dǎo)體量子點(diǎn)的制備技術(shù)方面,科學(xué)家們對(duì)水相合成和微乳液合成已經(jīng)做了廣泛的研究。與水相合成的量子點(diǎn)相比,微乳液合成的量子點(diǎn)具有很多優(yōu)異的性質(zhì)如反應(yīng)條件溫和、熒光性能強(qiáng)等,但是微乳液合成的量子點(diǎn)相同體積溶劑的產(chǎn)量很低,所以尋找既有優(yōu)良性能又有高產(chǎn)量的量子點(diǎn)的制備

2、方法具有非常重要的意義。已有人在油水相界面合成出了分散于有機(jī)相的CdS量子點(diǎn),但只研究了反應(yīng)物濃度比對(duì)產(chǎn)物性能的影響,進(jìn)一步的研究未見報(bào)道。因此,進(jìn)一步探究?jī)上嘟缑嬷苽鋯畏稚?、高產(chǎn)量的量子點(diǎn)的方法,優(yōu)化反應(yīng)條件是非常有意義的。鑒于此,本課題在前人工作的基礎(chǔ)上對(duì)CdS、CdSe和CdTe量子點(diǎn)的兩相界面法制備及表征做了如下研究:室溫下,以油酸鎘為Cd源、硫代乙酰胺為S源,在環(huán)己烷和水兩相界面制備出單分散于環(huán)己烷的CdS量子點(diǎn)。采用透射電子

3、顯微鏡(TEM)觀察產(chǎn)物的大小和形狀;X射線衍射儀(XRD)分析產(chǎn)物物相和其晶體結(jié)構(gòu);紫外可見分光光度法(UV-Vis)和熒光分光光度法(PL)對(duì)產(chǎn)物的光學(xué)性能進(jìn)行了表征。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,產(chǎn)物為粒徑1.8-2.2 nm的立方晶CdS量子點(diǎn),紫外峰很窄說明粒徑分布均勻。并針對(duì)反應(yīng)時(shí)間、pH值、反應(yīng)物Cd2+和S2-濃度比及攪拌速度對(duì)其性能的影響做了研究,推斷出上述4種因素對(duì)CdS量子點(diǎn)的粒徑大小幾乎沒有影響(紫外峰在310 nm固定不動(dòng)),

4、只能改變產(chǎn)物濃度,只有溫度變化才能改變粒徑大小。通過與微乳液法和水相法的對(duì)比,更突出了此合成方法在控制粒徑大小方面的優(yōu)越性。并對(duì)CdS量子點(diǎn)的形成機(jī)理進(jìn)行了研究探討,解釋粒徑非常穩(wěn)定的深層原因可能是Cd2+和S2-在室溫下油水相界面發(fā)生反應(yīng)的速率較低,易生成一種粒徑極小、大小均一具有非常穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的CdS量子點(diǎn),除溫度外各種反應(yīng)條件的變化都不足以改變此種穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。類似的,用兩相界面法制備CdSe量子點(diǎn)。室溫下,以油酸鎘為Cd源、硒代硫酸鈉

5、為Se源,通過油水雙層攪拌在兩相界面首次制備出單分散于有機(jī)相的CdSe量子點(diǎn)。采用透射電子顯微鏡、X射線衍射儀、紫外分光光度法和熒光分光光度法對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行了表征。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,產(chǎn)物為粒徑3.6-4.0 nm的立方晶CdSe量子點(diǎn),隨反應(yīng)時(shí)間增加粒徑變大,最佳Cd2+和Se2-濃度比為2:1,最佳攪拌速度240r/min。量子效率最大可達(dá)50.4％(以Rdm 560水溶液在其激發(fā)波長(zhǎng)400 nm處紫外吸收為0.1時(shí)的發(fā)射強(qiáng)度為基準(zhǔn)計(jì)算)。量

6、子點(diǎn)最終均勻分散于有機(jī)相中,產(chǎn)量可與水相合成相比較。另外,油酸在反應(yīng)中同時(shí)擔(dān)任反應(yīng)物和表面活性劑,其空間位阻在量子點(diǎn)形成過程中起到穩(wěn)定反應(yīng)物的作用。以Na2TeO3為Te源,CdCl2為Cd源在油水兩相界面制備CdTe量子點(diǎn),并針對(duì)其生長(zhǎng)過程中反應(yīng)物濃度比和反應(yīng)時(shí)間等因素的影響做了初步研究。以檸檬酸三鈉和SNTA為穩(wěn)定劑、正辛胺為表面活性劑的相界面制備方法中,最佳反應(yīng)溫度為95℃,最佳反應(yīng)時(shí)間是3小時(shí),反應(yīng)前驅(qū)體中反應(yīng)物Cd2+和Te2