| 题名 | 半导体量子点的合成、修饰及其在离子检测中的应用 |
| 作者 | 徐万帮 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2008-05-30 |
| 授予单位 | 中国科学院上海应用物理研究所 |
| 授予地点 | 上海应用物理研究所 |
| 导师 | 汪勇先 |
| 关键词 | 半导体量子点 荧光 合成 硅烷化 离子检测 |
| 学位专业 | 无机化学 |
| 中文摘要 | 量子点又称为半导体纳米晶体，是一种由II-VI族和III-V族元素组成的纳米颗粒，它具有尺寸依赖的电学和光学性能，在发光二极管，非线性光学，太阳能电池，生命科学等领域有广泛的应用。目前主要采用有机金属法合成量子点，所合成的量子点具有单分散，高量子产率和良好的结晶度等优点。但该法具有反应条件苛刻，合成成本高，毒性大，产物不溶于水等缺点。本论文采用水相合成路线，以巯基化合物为稳定剂，合成一系列荧光量子点，合成方法简单，制得量子点具有良好的光学性能。针对巯基化合物在空气中易氧化分解的特点，采用微乳法和直接合成法对所得Cd 系量子点进行了硅烷化处理，获得了光化学稳定的硅烷化Cd 系量子点。利用量子点荧光淬灭的性质，在水相中对部分重金属离子进行检测。主要内容如下： 1. 通过优化反应条件，在水相中合成了高质量Cd 系量子点。 以水为溶剂，采用荧光检测手段，控制合成条件合成了分散性好、粒径均匀的CdS、CdSe、 CdTe QDs。在CdS QDs合成实验中发现，对原始溶液进行简单地加热回流能极大地提高CdS QDs的荧光强度。此外，采用多种方法制备了长波长CdTe QDs。首先，采用谷胱甘肽(GSH)为稳定剂，直接且高效地合成了高质量CdTe量子点。制备GSH-CdTe QDs所需的时间很短，在2 h内能获得光发射峰为530 ~650nm之间的任意波长量子点。这种方法温和，绿色且廉价。其次，尝试水热合成CdTe纳米晶。高温加快了纳米晶的生长速率和荧光半峰宽的窄化，弥补了水相合成的不利因素，为在水溶液中直接设计合成高质量的纳米晶开辟了新的途径。最后，发现氧气参与制备能加快CdTe纳米晶的生长。相对于传统的合成该，该法大大加快了CdTe纳米晶的生长速率，为在水溶液中高效快速合成高质量的长波长荧光纳米晶拓宽了渠道。 2. 量子点的稳定化处理针对水相合成的Cd 系量子点外层TGA容易氧化脱落导致量子点荧光性能降低这一难题。本论文采用MPS为稳定剂，利用MPS分子中的巯基与溶液中的Cd2+配位，硅原子上的甲氧基水解后能形成硅壳这一特点，直接合成了CdSe@SiO2 QDs。该方法减少了合成步骤，缩短了制备的时间，为核壳型纳米粒子的制备提供了一种新思路。此外，在文献报道的基础上，采用微乳液法合成了CdTe@SiO2 QDs。通过控制反应条件，能获得颗粒大小在50~100 nm，分布均一且分散性好，光化学性质稳定的CdTe@SiO2 QDs。 3. 量子点在离子检测中的初步应用采用TGA-CdTe QDs为荧光探针，完善了荧光淬灭法测定Cu2+，Hg2+，Ag+等重金属离子的方法，并从机理上阐释了量子点荧光淬灭的原因。总结并发现只有当所测量的重金属离子能与所采用的量子点能生成更难溶于水的沉淀才能引起量子点的荧光淬灭进而对此类重金属离子进行检测。考察了多种因素对重金属离子测定的影响，在优化的实验条件下，测得Cu2+，Hg2+，Ag+的检测限分别为0.28µg•L-1，0.53µg•L-1, 0.35µg•L-1。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2012-04-11 |
| 页码 | 110 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.sinap.ac.cn/handle/331007/7256]  |
| 专题 | 上海应用物理研究所_中科院上海应用物理研究所2004-2010年 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 徐万帮. 半导体量子点的合成、修饰及其在离子检测中的应用[D]. 上海应用物理研究所. 中国科学院上海应用物理研究所. 2008. |
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