基于紫外光辐照条件下制备ZnSe/ZnS核壳结构量子点

发布时间：2021-10-07 13:04

　　对传统的水相合成法进行改进,采用更加安全、简便、经济、环保的紫外光辐照方法在室温下合成了ZnSe/ZnS核壳结构量子点。调节pH值、光照时间、反应物配比等实验条件,优化了制备ZnSe/ZnS量子点核壳结构的最佳生长与修饰条件,使其具有良好色散、时间稳定性和发光特性。紫外线照射可以激发自由电子引发化学反应,研究使用了巯基乙酸（TGA）和谷胱甘肽（GSH）作为稳定剂和分散剂,用来控制ZnSe量子点的生长,得到分散均匀的ZnSe量子点。引入的光敏材料是形成ZnS的S源。利用X射线衍射（XRD）、电子显微镜（EM）、能量色散谱仪（EDX）、光致发光光谱（PL）和紫外可见光谱（UV-Vis）对量子点的晶体结构和光学性质进行了表征。结果表明, GSH修饰的ZnSe量子点相比于TGA修饰的ZnSe量子点呈现出更好的稳定性与较少的表面缺陷。ZnS的壳层生长能有效地弥补这一缺陷,但过厚的壳层会导致本征辐射的猝灭。该实验深入探索此类制备方法,并就各类影响因素和合成条件做出细致补充。实验结果结合理论分析得出ZnSe/ZnS核壳结构量子点的最佳合成条件。 

【文章来源】：光谱学与光谱分析. 2020,40(11)北大核心EISCICSCD

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

ZnSe水相合成法反应过程模式图

GSH分解过程(a)与ZnS壳层合成(b)

将沉淀的ZnSe量子点和ZnSe/ZnS量子点用超声波清洗器分散5 min, 转速为5 000 r·min-1低速离心。 吸取离心管底端溶液滴加到铜网上观察。 图3显示了三种修饰状态下ZnSe 量子点的形貌与尺寸。 在这三种状态下, ZnSe量子点呈现球状, 分布较为均匀, 呈单层分布。 TGA修饰的ZnSe量子点和具有核壳结构的量子点表面光滑, 而GSH修饰的ZnSe量子点表面稍粗糙。 经TGA修饰的ZnSe量子点倾向于附着在较大材料的边缘。 图3(a), (b)和(c)分别为ZnSe量子点在三种状态下的分布状况。 经TGA修饰的ZnSe量子点光照15 min和经GSH修饰的ZnSe量子点光照23 min, 其大小差别不大, 平均直径为4 nm。 ZnSe/ZnS核-壳结构的量子点平均直径为4.8 nm。 与TGA修饰ZnSe量子点相比, GSH修饰的ZnSe量子点表面更粗糙, 比表面积更大, 表面缺陷更明显。 核壳结构很好地改变了ZnSe量子点的表面状态。文献[9]报道, 光照时间是控制ZnSe量子点尺寸的主要影响因素。 为了进一步观察核壳结构变化, 分别增加ZnSe核和ZnS壳的光照时间, 出现了明显的核壳结构体积增大, 如图3(d)所示。 由于不可控因素, 如过长的光照时间, 不完整的修饰状态导致了量子点体积生长至几十纳米, 甚至更大, 明显超出量子点尺寸范围, 且有聚合倾向, 并伴有不均匀增长现象。


本文编号：3422102