紫外光照条件下制备硒化锌量子点
发布时间：2021-06-30 08:05
量子点因其发射光谱分布对称,单一波长激发,宽度窄,稳定性高,不易光解并且依赖于尺寸大小的特点,使得它与传统的有机染料荧光探针相比,更适合作为荧光探针。量子点荧光探针材料分镉系量子点和锌系量子点,其中锌系量子点因其低毒性成为荧光探针方向炙手可热的话题。核壳结构量子点可修饰单独的量子点的表面缺陷,使其稳定性提高,同时改善其发光性能。本项实验对传统的水相合成法进行改进,摒弃了传统水相相合成法高温高压等苛刻的实验条件、昂贵的成本、复杂的操作步骤和可能对环境造成污染的副产物,采用常温常压下紫外光催化的水相合成法制备ZnSe/ZnS量子点。以二水合醋酸锌（Zn（CH3COO）2·2H2O）为主体,以亚硒酸钠（Na2SeO3）为配体,以硫基乙酸（TGA）谷胱甘肽（GSH）为封闭剂,原料经济易得,符合绿色环保要求,操作安全简便。通过调节pH值、光照时间、反应物配比等实验条件,探索制备具有良好色散、时间稳定性和发光特性的ZnSe/ZnS量子点核壳结构的最佳生长条件并比较了TGA、GSH和ZnSe...
【文章来源】：山东师范大学山东省
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
半导体材料受限维度（a）及其相对电子态密度影响（b）示意图
山东师范大学硕士学位论文3由此产生量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应、宏观量子隧道效应、库仑阻塞效应、介电限域效应等。受表面缺陷和杂质的影响，单个分散的量子点非辐射复合中心多，量子产率较低。为了解决这一问题，人们想到了建立一个核壳结构，量子点外面的壳层，能够限制半导体中的载流子，使其表面钝化，从而有效提高量子点的荧光产率和稳定性。图1-2Type-I和Type-II两种类型核壳结构量子点的能级结构根据半导体纳米晶不同材料的能带宽度，不同的内核与外壳的能带位置，将核壳结构量子点分成Type-I和Type-II两种类型。如图1-2所示，Type-I型核壳结构如：ZnSe/ZnS,CdSe/CdS，CdTe/CdS,CdSe/ZnSe,CdS/ZnS等，它们的导带外层高于内核，而价带外层低于内核，电子和空穴载流子均被限制在内核内。带隙或产生轻微红移，或基本保持不变，量子产率和稳定性与单独的量子点相较均有显著提高。Type-II型核壳结构如：CdS/ZnSe，CdSe/ZnTe，CdTe/CdSe等，内核的价带与导带均低于或高于外壳，此时其中一种载流子会被限制于核内，而另一种载流子则限制于壳层内。1.2.2量子点效应1、量子尺寸效应当材料处于纳米尺寸时，随着粒径的减小，半导体纳米晶呈现出与块体材料不同的光学性质和电学性质，当尺寸下降到某一临界值时，金属费米子能级由原来的连续状态变为
山东师范大学硕士学位论文7图1-3体相半导体材料和半导体量子点的光致发光原理图[22]多样的表面缺陷有多样的缺陷能级，能够引起荧光发射光谱大范围的波动。有研究报道，半导体纳米晶表面缺陷导致的发光能够将其发光范围延伸到正常致光达不到的波长[27-29]。因此，人们扩展了半导体纳米晶的制备方法，想要通过控制表面缺陷得到更广荧光发射光谱。但是表面缺陷难以控制，使得这一想法有待更深入的研究。（3）通过杂质能级复合在单纯的半导体纳米晶中掺杂少量的过渡金属离子或者稀土离子类杂质，制备了复合型半导体纳米晶，也叫掺杂型半导体纳米晶。由于加入了另一种复合中心并且复合中心的数量非常少，使得掺杂型半导体纳米晶，不仅出现了新的禁带能级，并且能够保证不改变原来量子点的晶型，使其表现出异于其他类型的光学特性。N.Bhargva等在1994年首次公布了Mn掺杂ZnS量子点的研究。研究显示，粒径7nm的ZnS:Mn量子点当粒径减小一半时其量子效率提升了18倍。这就大大扩宽了量子点的应用范围。通过对Mn2+浓度的控制，可以实现对能级的调整，为了增强半导体纳米晶母体和杂质粒子之间的能量转换，可以使两者的能级重叠，从而增强其发射强度。1.4关于量子点制备的方法量子点的制备通常分为两种类型，第一种类型top-down型，往往用于制备器件，其原理是对大块晶体的表面进行刻蚀。第二种类型bottom-up型，是合成量子点最为常见的化
【参考文献】：
期刊论文
[1]量子点荧光标记在重组噬菌体表面展示肽与胰岛素受体相互作用中的应用[J]. 李鸿梅,刘含智,张皓,朱贵宾,王丽萍,杨柏,李惟. 高等学校化学学报. 2004(05)
[2]用水溶液中合成的量子点作为生物荧光标记物的研究[J]. 林章碧,苏星光,张皓,牟颖,孙晔,胡海,杨柏,闫岗林,罗贵民,金钦汉. 高等学校化学学报. 2003(02)
[3]半导体硫化物纳米微粒的制备[J]. 舒磊,俞书宏,钱逸泰. 无机化学学报. 1999(01)
硕士论文
[1]半导体量子点的水相合成及分析应用研究[D]. 李舒艳.厦门大学 2007
本文编号：3257375
【文章来源】：山东师范大学山东省
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
半导体材料受限维度（a）及其相对电子态密度影响（b）示意图
山东师范大学硕士学位论文3由此产生量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应、宏观量子隧道效应、库仑阻塞效应、介电限域效应等。受表面缺陷和杂质的影响，单个分散的量子点非辐射复合中心多，量子产率较低。为了解决这一问题，人们想到了建立一个核壳结构，量子点外面的壳层，能够限制半导体中的载流子，使其表面钝化，从而有效提高量子点的荧光产率和稳定性。图1-2Type-I和Type-II两种类型核壳结构量子点的能级结构根据半导体纳米晶不同材料的能带宽度，不同的内核与外壳的能带位置，将核壳结构量子点分成Type-I和Type-II两种类型。如图1-2所示，Type-I型核壳结构如：ZnSe/ZnS,CdSe/CdS，CdTe/CdS,CdSe/ZnSe,CdS/ZnS等，它们的导带外层高于内核，而价带外层低于内核，电子和空穴载流子均被限制在内核内。带隙或产生轻微红移，或基本保持不变，量子产率和稳定性与单独的量子点相较均有显著提高。Type-II型核壳结构如：CdS/ZnSe，CdSe/ZnTe，CdTe/CdSe等，内核的价带与导带均低于或高于外壳，此时其中一种载流子会被限制于核内，而另一种载流子则限制于壳层内。1.2.2量子点效应1、量子尺寸效应当材料处于纳米尺寸时，随着粒径的减小，半导体纳米晶呈现出与块体材料不同的光学性质和电学性质，当尺寸下降到某一临界值时，金属费米子能级由原来的连续状态变为
山东师范大学硕士学位论文7图1-3体相半导体材料和半导体量子点的光致发光原理图[22]多样的表面缺陷有多样的缺陷能级，能够引起荧光发射光谱大范围的波动。有研究报道，半导体纳米晶表面缺陷导致的发光能够将其发光范围延伸到正常致光达不到的波长[27-29]。因此，人们扩展了半导体纳米晶的制备方法，想要通过控制表面缺陷得到更广荧光发射光谱。但是表面缺陷难以控制，使得这一想法有待更深入的研究。（3）通过杂质能级复合在单纯的半导体纳米晶中掺杂少量的过渡金属离子或者稀土离子类杂质，制备了复合型半导体纳米晶，也叫掺杂型半导体纳米晶。由于加入了另一种复合中心并且复合中心的数量非常少，使得掺杂型半导体纳米晶，不仅出现了新的禁带能级，并且能够保证不改变原来量子点的晶型，使其表现出异于其他类型的光学特性。N.Bhargva等在1994年首次公布了Mn掺杂ZnS量子点的研究。研究显示，粒径7nm的ZnS:Mn量子点当粒径减小一半时其量子效率提升了18倍。这就大大扩宽了量子点的应用范围。通过对Mn2+浓度的控制，可以实现对能级的调整，为了增强半导体纳米晶母体和杂质粒子之间的能量转换，可以使两者的能级重叠，从而增强其发射强度。1.4关于量子点制备的方法量子点的制备通常分为两种类型，第一种类型top-down型，往往用于制备器件，其原理是对大块晶体的表面进行刻蚀。第二种类型bottom-up型，是合成量子点最为常见的化
【参考文献】：
期刊论文
[1]量子点荧光标记在重组噬菌体表面展示肽与胰岛素受体相互作用中的应用[J]. 李鸿梅,刘含智,张皓,朱贵宾,王丽萍,杨柏,李惟. 高等学校化学学报. 2004(05)
[2]用水溶液中合成的量子点作为生物荧光标记物的研究[J]. 林章碧,苏星光,张皓,牟颖,孙晔,胡海,杨柏,闫岗林,罗贵民,金钦汉. 高等学校化学学报. 2003(02)
[3]半导体硫化物纳米微粒的制备[J]. 舒磊,俞书宏,钱逸泰. 无机化学学报. 1999(01)
硕士论文
[1]半导体量子点的水相合成及分析应用研究[D]. 李舒艳.厦门大学 2007
本文编号：3257375
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