一鍋法水相制備ZnxCd1-xSe量子點的研究.pdf

1、量子點是介于分子與塊體材料之間的晶體，其電子結(jié)構(gòu)與分子的離散能級以及塊體材料的連續(xù)能帶都不相同，而是介于兩者之間的特殊的能帶結(jié)構(gòu)。量子點的尺寸和形狀可以通過控制反應(yīng)時間、溫度、pH、配體等條件來實現(xiàn)，其獨特的性質(zhì)基于它自身的量子效應(yīng)，當顆粒尺寸進入納米量級時，尺寸限域?qū)⒁鸪叽缧?yīng)、宏觀量子隧道效應(yīng)、量子限域效應(yīng)和表面效應(yīng)。與傳統(tǒng)的有機染料相比，量子點具有連續(xù)的吸收光譜、窄且對稱的熒光峰、可調(diào)的熒光發(fā)射、極好的光學穩(wěn)定性。同時具有熒光量

2、子產(chǎn)率高、抗光漂白能力強、激發(fā)光譜連續(xù)等特點，正因為其獨特的光學性質(zhì)，使得它在量子生物醫(yī)學、細胞活體成像、基因組學、分子探針、藥物篩選、生物大分子相互作用等研究領(lǐng)域中有極大的應(yīng)用前景，同時還可以用于光發(fā)色二級管，太陽能電池等方面。
　　 目前，量子點的制備方法主要有兩種途徑，水相制備和有機相制備。量子點在有機體系中的生長溫度可以在較大范圍內(nèi)進行調(diào)節(jié)，且制備的量子點具有較高的熒光量子產(chǎn)率、較好的單分散性和穩(wěn)定性、較窄的熒光半峰寬。

3、但有機相制備的量子點尺寸偏大、實驗成本高、操作安全性低等缺點。水相制備的量子點具有操作簡便、試劑無毒、低廉、生物相容性好等優(yōu)越性。
　　 本論文主要研究一種新的一鍋法水相制備ZnSe量子點、ZnxCd1-xSe量子點、CdSe量子點，實驗包括以下3部分:
　　 1.本實驗選用亞硒酸鈉(Na2SeO3)代替Se粉作為硒源，還原型谷胱甘肽(GSH)作為保護劑，醋酸鋅(Zn(Ac)2·2H2O)作為鋅源，通過優(yōu)化Se∶Zn∶G

4、SH的物質(zhì)量的之比、前驅(qū)體的pH、溫度、回流時間等條件用一鍋法制備出光學性能穩(wěn)定的發(fā)藍光的ZnSe量子點，并以量子產(chǎn)率為55％的硫酸奎寧為標準物，測得本實驗制備的ZnSe量子產(chǎn)率為19％。通過XRD和TEM進行量子點結(jié)構(gòu)和粒徑尺寸的表征，結(jié)果表明制備的ZnSe量子點為閃鋅礦結(jié)構(gòu)且具有良好的粒徑分布。
　　 2.在第一部分成功用一鍋法制備發(fā)光性能優(yōu)異的ZnSe量子點的基礎(chǔ)上，用CdCl2·2.5H2O取代部分Zn(Ac)2·2H2

5、O，調(diào)節(jié)回流時間、Cd∶Zn摩爾比例和溫度等條件，制備出發(fā)白光的ZnxCd1-xSe量子點，通過觀察不同條件下的ZnxCd1-xSe量子點的紫外吸收和熒光發(fā)射光譜變化，探討了ZnxCd1-xSe量子點的形成，排除了ZnSe，CdSe單晶或者核殼型CdSe/ZnSe量子點的生成，XRD和TEM表征圖像表明實驗制備得到的量子點尺寸在3nm左右，且為立方鋅結(jié)構(gòu)。將ZnxCd1-xSe量子點與不同濃度的血紅蛋白結(jié)合，其熒光強度下降趨勢明顯，此現(xiàn)

6、象為以后ZnxCd1-xSe量子點在生物和醫(yī)學中的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。
　　 3.在第二部分用CdCl2·2.5H2O取代部分Zn(Ac)2·2H2O，制備出光學性能穩(wěn)定且發(fā)白光的ZnxCd1-xSe量子點基礎(chǔ)上，用CdCl2·2.5H2O完全取代Zn(Ac)2·2H2O，固定pH12.0，在150℃回流1小時制備發(fā)黃光的CdSe量子點，通過改變溫度，Se∶Cd比例調(diào)節(jié)CdSe量子點的熒光強度，且量子點母液在冰箱內(nèi)存放數(shù)月未出現(xiàn)團聚