半导体ZnSe量子点和碳量子点的制备及其应用

发布时间：2017-03-18 05:03

  本文关键词：半导体ZnSe量子点和碳量子点的制备及其应用，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：量子点由于其独特的性质而被广泛应用于各个领域,包括生物标记,太阳能电池,发光二极管,可见光催化剂,光电探测器等等。如何制备高性能,低成本的量子点一直是研究者探索的目标。相较于传统方法,低温水相法制备量子点具有低成本,低能耗的绿色合成过程,高度水溶性,高生物兼容性等无可替代的优势。然而水相法制备的量子点存在量子产额较低等问题,因此,如何提高低温水相法制备的量子点的荧光强度是量子点研究的重要方向。另一方面,碳量子点的出现是量子点绿色无毒化研究历程的里程碑,碳量子点的基础研究是未来量子点的重要方向之一。此外,半导体量子点和碳量子点的应用具有非常重要的意义。基于以上几点,本文主要做了以下工作：1.等离子体荧光共振ZnSe/Au纳米复合体系的制备及其生物标记。通过低温水相法和直接耦合法制备了平均尺寸为3.5 nm,具有非常强烈和稳定荧光性的绿色量子点,其主要原因是来自于等离子荧光共振修饰。通过和未修饰的量子点比较,已修饰的量子点其荧光量子产率从9.78%增加到了18.36%。通过正常细胞和肝癌细胞的生物毒性评估,该量子点具有十分卓越的生物相容性并获得了优异的细胞成像图。2.碳量子点的制备及其荧光性能的研究和生物标记。通过水热法,以蔗糖为碳源制备了具有良好分散性,水溶性和荧光性的碳量子点,其尺寸在6-8 nm之间,量子产额高达10.5%。此外,实验成功地将碳量子点引入植物体,得到了良好的植物成像图。同时碳量子点还具有极其优异的上转换性能,使其可以进一步被应用于催化,光电领域。3.碳量子点/氧化锌纳米花复合体系及其光催化应用。通过静电纺丝法和水热法,定向可控地制备了C QDs/ZnO纳米复合体系,实验证明,该体系具有十分卓越的可见光催化效果,其效率从10%增加到98%,其原因主要归结为碳量子点特有的上转换效应和该纳米体系特有的三维结构。4.碳量子点/二氧化钛纳米管复合体系的可见光催化研究。通过静电纺丝法和水热法制备了C QDs/多孔Ti02纳米管复合体系。实验证明,该纳米管复合体系具有十分卓越的可见光催化效果,其效率从30%增加到98.5%,原因可归结为碳量子点独特的上转换性能和多孔渗水结构可以极大地提高产物的比表面积。5.Ni掺杂CuAlO2薄膜的制备及其光敏性质研究。通过溶胶凝胶-聚合物辅助沉积法在单晶石英衬底上制备了具有高度结晶性的CuAlO2光敏薄膜,在100mW/cm2光照下,该薄膜光敏度高达215%,且具有非常优异的响应弛豫时间,分别为75 ms(上升)和50 ms(下降)。6.碳量子点/CuAlO2光电薄膜的制备及其光敏性质研究。通过直接耦合法,将具有上转换性质的碳量子点引入到CuAlO2光电薄膜中,使其具备优异的光敏性质。在100 mW/cm2光照下,该复合薄膜光敏度高达270%,其响应弛豫时间分别为95 ms(下降)和85 ms(上升)。7.碳量子点/CuAlO2/Zn0多层薄膜的制备及其光电转换增强研究。通过溅射法-溶胶凝胶法-水热法和直接耦合法在石英衬底上制备了具有高可见光透过率和光电转换效率的碳量子/p-CuAlO2/n-Zn0复合多层薄膜器件。相较于未复合器件,在100 mW/cm2光照下,该器件的光电转换效率增加至260%,且具有良好的响应弛豫时间,分别为130 ms(上升)和115 ms(下降)。该类碳量子点复合多层薄膜器件为科学研究者在光电探测和光电转换领域开启了一个新的窗口。
【关键词】：量子点 碳量子点 等离子体荧光共振 透明导电氧化物 上转换 生物标记 可见光催化 光电性质
【学位授予单位】：兰州大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：O471.1
【目录】：

• 中文摘要3-5
• Abstract5-12
• 第一章 绪论12-42
• 1.1 引言12-14
• 1.2 量子点概念14-17
• 1.2.1 量子限域效应15-16
• 1.2.2 量子隧道效应16
• 1.2.3 表面效应16-17
• 1.2.4 小尺寸效应17
• 1.3 量子点的制备17-21
• 1.3.1 物理法制备量子点17-18
• 1.3.2 化学法制备量子点18-21
• 1.4 量子点的荧光21-22
• 1.4.1 量子点荧光机制21-22
• 1.4.2 量子点荧光特性22
• 1.5 量子点的应用22-25
• 1.5.1 能源应用23
• 1.5.2 光电探测23
• 1.5.3 生物应用23-24
• 1.5.4 激光器24-25
• 1.5.5 量子点的其他应用25
• 1.6 碳量子点25-32
• 1.6.1 碳量子点简介25-26
• 1.6.2 碳量子点的性质26-28
• 1.6.3 碳量子点的制备28-30
• 1.6.4 碳量子点的应用30-32
• 1.7 论文结构与内容32-34
• 参考文献34-42
• 第二章 等离子体荧光共振ZnSe/Au纳米复合体系的制备及其生物标记42-59
• 2.1 引言42-45
• 2.2 实验45-47
• 2.2.1 实验装置与实验参数45
• 2.2.2 实验所用试剂45
• 2.2.3 具体实验45-47
• 2.3 结果与分析47-53
• 2.3.1 结构分析47-49
• 2.3.2 荧光性能49-52
• 2.3.3 生物标记52-53
• 2.4 小结53-55
• 参考文献55-59
• 第三章 碳量子点的制备及其荧光性能的研究和生物标记59-68
• 3.1 引言59-60
• 3.2 实验60-61
• 3.2.1 实验原料60
• 3.2.2 实验过程60-61
• 3.2.3 细胞成像61
• 3.3 结果与分析61-64
• 3.3.1 结构分析61
• 3.3.2 荧光性能61-62
• 3.3.3 生物标记62-63
• 3.3.4 上转换性能63-64
• 3.4 小结64-65
• 参考文献65-68
• 第四章 碳量子点/氧化锌纳米花复合体系及其光催化应用68-84
• 4.1 引言68-71
• 4.2 实验71-73
• 4.2.1 碳量子点制备71
• 4.2.2 蒲公英状氧化锌制备71-72
• 4.2.3 C QDs/ZnO纳米复合体系的组装72-73
• 4.2.4 光催化过程73
• 4.2.5 样品表征73
• 4.3 结果与分析73-79
• 4.4 小结79-80
• 参考文献80-84
• 第五章 碳量子点/二氧化钛纳米管复合体系的可见光催化研究84-96
• 5.1 引言84-85
• 5.2 实验85-86
• 5.2.1 碳量子点制备85
• 5.2.2 多孔二氧化钛纳米管制备85-86
• 5.2.3 C QDs/TiO_2纳米管复合体系的组装86
• 5.2.4 光催化过程86
• 5.2.5 样品表征86
• 5.3 结果与分析86-92
• 5.4 小结92-93
• 参考文献93-96
• 第六章 Ni掺杂CuAlO_2薄膜的制备及其光敏性质的研究96-108
• 6.1 引言96-99
• 6.2 实验99-100
• 6.2.1 薄膜制备99
• 6.2.2 样品表征99-100
• 6.3 实验分析100-104
• 6.4 小结104-105
• 参考文献105-108
• 第七章 碳量子点/CuAlO_2光电薄膜的制备及其光敏性质研究108-120
• 7.1 引言108-109
• 7.2 实验109-110
• 7.2.1 碳量子点的制备109
• 7.2.2 CuAlO_2薄膜的制备109
• 7.2.3 碳量子点/CuAlO_2薄膜复合体系的制备109
• 7.2.4 样品表征109-110
• 7.3 结果与分析110-116
• 7.4 小结116-117
• 参考文献117-120
• 第八章 碳量子点/p-CuAlO_2/n-ZnO多层薄膜的制备及其光电转换增强研究120-135
• 8.1 引言120-122
• 8.2 实验122-123
• 8.2.1 ZnO薄膜制备122
• 8.2.2 CuAlO_2薄膜制备122
• 8.2.3 碳量子点的制备122
• 8.2.4 碳量子点/CuAlO_2/ZnO多层薄膜制备122
• 8.2.5 样品表征122-123
• 8.3 结果与分析123-130
• 8.4 小结130-131
• 参考文献131-135
• 第九章 结论与展望135-138
• 9.1 结论135-136
• 9.2 展望136-138
• 学术成果138-140
• 一 论文138-139
• 二 参与课题139-140
• 致谢140

【参考文献】

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1 黄艳娥,琚行松;纳米二氧化钛光催化降解水中有机污染物的研究进展[J];化工环保;2002年01期

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本文编号：253951