ZnSe和ZnSe-Cu量子點(diǎn)的水熱法合成及發(fā)光性能.pdf

1、量子點(diǎn)(Quantum dots，QDs)由于其獨(dú)特的納米尺寸，具有不同宏觀體材料的光學(xué)性能，在光電器件、太陽能電池、環(huán)境監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域，逐漸開始發(fā)揮重要的作用。更重要的一點(diǎn)是，其中的水溶性量子點(diǎn)可作為生物熒光探針，廣泛應(yīng)用于在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。目前常用的含重金屬Cd的量子點(diǎn)(CdS、CdTe、CdSe)具有生物毒性，因而限制了其在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用。ZnSe量子點(diǎn)雖然能克服這一缺點(diǎn)，但傳統(tǒng)制備方法得到的產(chǎn)物發(fā)光效率不高，穩(wěn)定性不好。因此，尋找

2、合適的制備方法合成發(fā)光性能好、穩(wěn)定性高的水溶性ZnSe量子點(diǎn)成為研究熱點(diǎn)。
　　本論文主要研究了ZnSe量子點(diǎn)和ZnSe∶Cu量子點(diǎn)的水熱法合成及其發(fā)光性能。采用場發(fā)射透射電子顯微鏡(FETEM)、X射線衍射(XRD)、差熱/熱重分析(DTA-TG)、X射線能量色散譜(EDS)、紫外可見吸收光譜(UV-Vis absorption spectroscopy)和熒光發(fā)射光譜(Fluorescence emissionspectros

3、copy)對(duì)合成后的量子點(diǎn)進(jìn)行表征分析和測(cè)試，考察了穩(wěn)定劑種類、穩(wěn)定劑用量、前驅(qū)體比例、pH值、水熱反應(yīng)溫度、水熱反應(yīng)時(shí)間等不同因素對(duì)合成的量子點(diǎn)的發(fā)光性能的影響。主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下:
　　1.以3-巰基丙酸(MPA)作穩(wěn)定劑，水熱法合成了水溶性ZnSe量子點(diǎn)。探討了MPA/Zn摩爾比、Se/Zn摩爾比、體系初始pH、水熱反應(yīng)時(shí)間、水熱溫度對(duì)ZnSe量子點(diǎn)光學(xué)性能的影響。通過單因素實(shí)驗(yàn)，得到的合成條件為:當(dāng)MPA/Zn摩爾比為

4、3.3，Se/Zn摩爾比為0.2，溶液初始pH值為6.0，水熱溫度140℃，反應(yīng)10h，所得的ZnSe量子點(diǎn)熒光性能最好，粒徑約為2nm，呈近似球形，呈閃鋅礦立方晶型。
　　2.比較了谷胱甘肽(GSH)、3-巰基丙酸(MPA)、巰基乙酸(TGA)和L-半胱氨酸(L-Cys)作為穩(wěn)定劑合成的水溶性ZnSe量子點(diǎn)的熒光強(qiáng)度。結(jié)果表明，GSH穩(wěn)定的ZnSe QDs明顯優(yōu)于相同濃度的MPA、TGA和L-Cys穩(wěn)定的ZnSe QDs，且熒光

5、發(fā)射光譜表現(xiàn)出一個(gè)強(qiáng)的帶邊發(fā)射峰和一個(gè)弱的表面態(tài)發(fā)射峰，具有更優(yōu)異的熒光性能。
　　3.探討了以GSH作穩(wěn)定劑，水熱法合成水溶性ZnSe量子點(diǎn)時(shí)，GSH/Zn摩爾比、Se/Zn摩爾比、體系初始pH、水熱反應(yīng)時(shí)間、水熱溫度等因素對(duì)ZnSe量子點(diǎn)發(fā)光性能的影響。通過單因素實(shí)驗(yàn)，得到的合成條件為:當(dāng)MPA/Zn摩爾比為1.2，Se/Zn摩爾比為0.2，溶液初始pH值為10.0，水熱溫度140℃，反應(yīng)45 min時(shí)所得的ZnSe量子點(diǎn)熒光

6、性能最好，粒徑約為2～3 nm，呈近似球形，呈閃鋅礦立方晶型。探討了水熱條件下ZnSe量子點(diǎn)的生長機(jī)理和核殼型結(jié)構(gòu)的形成機(jī)理，水熱環(huán)境容易使得巰基(-SH)分解，在ZnSe表面形成一層ZnS殼層。
　　4.在合成ZnSe-GSH量子點(diǎn)的基礎(chǔ)上，水熱合成了發(fā)綠光的ZnSe∶Cu量子點(diǎn)，考察了水熱時(shí)間、GSH/Zn摩爾比、pH值、Cu摻雜量等不同反應(yīng)條件對(duì)其光學(xué)性能的影響。通過單因素實(shí)驗(yàn)，得到的合成條件為:反應(yīng)物摩爾比GSH∶Zn∶S