一维荧光硅纳米棒的制备、表征及应用基础研究

发布时间：2017-09-30 00:34

  本文关键词：一维荧光硅纳米棒的制备、表征及应用基础研究

  更多相关文章： 一维纳米结构 硅纳米棒 多色荧光 生物成像 发光二极管

【摘要】：硅纳米材料具有优异的光电和机械性能、良好的生物相容性、较大的比表面积以及表面易修饰性。其中,一维功能化硅纳米材料的独特性质以及在光电子学以及生物学领域的广泛应用,得到了科学家的高度关注。在一维硅纳米结构的研究领域中,关于一维硅纳米结构的发光性能报道较少,这主要受限于一维硅纳米结构的制备工艺。而一维荧光硅纳米材料较为复杂的制备方法以及较低的量子效率都是亟待解决的问题。本文主要以设计新型一维荧光硅纳米结构为研究目标,发展了一种微波辅助合成具有荧光性质的一维硅纳米棒的方法,研究一维硅纳米结构与荧光特性之间的关系,并将其初步应用于生物成像和发光二极管的相关研究。本论文的研究内容主要包括:(1)利用微波辐射的方法,在150摄氏度和60分钟反应条件下,简便、可控地制备得到具有独特荧光性质的一维荧光硅纳米棒。通过控制反应条件实现了不同长度(100-250 nm)一维硅纳米棒的制备,并通过对不同反应阶段的样品进行表征来探究一维硅纳米棒的生长过程与机理。(2)对一维荧光硅纳米棒的理化性质进行系统表征,并发现所制备的一维荧光硅纳米棒兼具较强的荧光(荧光量子效率为15%)、良好的生物相容性(一维荧光硅纳米棒与HeLa细胞共同孵育48小时后,细胞存活率在90%以上)以及具有激发波长依赖性的荧光光谱(在390-560 nm激发波长的激发下可以实现荧光发射波长在450-600 nm之间的调控)。(3)基于所合成一维硅纳米棒独特的荧光性质,将一维硅纳米棒作为生物荧光探针用于多色荧光细胞成像和活体成像。此外,制备得到的一维硅纳米棒具有较强的荧光稳定性(经过400分钟高强度紫外光照射后,荧光强度保持稳定)。因此,进一步将一维荧光硅纳米棒作为光转换层,并探索其在白光发光二极管领域的应用前景。综上,我们发展了一种通过微波辅助制备荧光硅纳米棒的方法,并利用所得硅纳米棒激发波长依赖的荧光性质和较强的荧光稳定性,将荧光硅纳米棒作为荧光探针和光转换层初步应用于多色荧光成像和构建白光发光二极管。因此,这项应用基础研究也为设计一维荧光硅纳米材料提供了可行性的研究基础,并进一步推动了一维荧光硅纳米材料在光学领域的相关应用研究。
【关键词】：一维纳米结构 硅纳米棒 多色荧光 生物成像 发光二极管
【学位授予单位】：苏州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O613.72;TB383.1
【目录】：

• 中文摘要4-6
• Abstract6-11
• 第一章 引言11-29
• 1 概述11-12
• 2 一维硅纳米材料的发展12-23
• 2.1 硅纳米线12-19
• 2.1.1 硅纳米线的特性12-15
• 2.1.2 硅纳米线的制备方法15-19
• 2.2 硅纳米棒19-23
• 3 总结23
• 4 立题的依据、意义及主要研究内容23-25
• 4.1 立题的依据、意义23-24
• 4.2 本课题的研究内容24-25
• 参考文献25-29
• 第二章 一维荧光硅纳米棒的制备29-44
• 1 概述29-30
• 2 实验部分30-32
• 2.1 实验试剂30
• 2.2 实验步骤30-31
• 2.3 仪器与表征31-32
• 3 结果与讨论32-40
• 3.1 一维荧光硅纳米棒的反应机理模型32-33
• 3.2 一维荧光硅纳米棒的形貌分析33-35
• 3.3 一维荧光硅纳米棒的生长机理研究35-40
• 4 总结40
• 参考文献40-44
• 第三章 一维荧光硅纳米棒的表征44-59
• 1 概述44
• 2 实验部分44-46
• 2.1 一维荧光硅纳米棒量子效率的测定44-45
• 2.2 仪器与表征45-46
• 3 结果与讨论46-56
• 3.1 一维荧光硅纳米棒的荧光性质表征46-49
• 3.2 一维荧光硅纳米棒的结构以及成份表征49-56
• 4 总结56
• 参考文献56-59
• 第四章 基于一维荧光硅纳米棒的生物成像以及白光发光二极管的应用基础研究59-84
• 1 概述59-61
• 2 实验部分61-65
• 2.1 实验试剂61-62
• 2.2 实验步骤62-64
• 2.2.1 荧光硅纳米颗粒的合成62
• 2.2.2 荧光碳纳米颗粒的制备62
• 2.2.3 碲化镉量子点的制备62-63
• 2.2.4 硅纳米棒的荧光稳定性测试63
• 2.2.5 硅纳米棒的毒性测试63
• 2.2.6 多色体内与体外生物成像63-64
• 2.2.7 基于荧光硅纳米棒的白光发光二极管的构建64
• 2.3 仪器表征64-65
• 3 结果与讨论65-78
• 3.1 一维荧光硅纳米棒的激发波长依赖性表征65-70
• 3.2 一维荧光硅纳米棒的细胞毒性分析以及多色生物成像70-73
• 3.3 一维荧光硅纳米棒荧光稳定性表征以及白光发光二极管的构建73-78
• 4 总结78
• 参考文献78-84
• 第五章 总结84-86
• 1 论文总结84-85
• 2 论文创新性与研究展望85-86
• 攻读学位期间本人出版或公开发表的论著、论文86-87
• 致谢87-88

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本文编号：945175