水溶性納米晶的微波制備與表征.pdf

1、半導體納米晶(量子點)是一類由Ⅱ-Ⅵ族或Ⅲ-Ⅴ族元素組成的半徑小于或接近激子波爾半徑的半導體納米粒子。由于量子尺寸效應和介電限域效應的影響,量子點相對傳統熒光染料具有熒光強度高、熒光光譜窄且對稱和抗光漂白性強等優點,使得量子點作為新型熒光探針在生物醫學領域具有非常誘人的應用前景。
　　 半導體納米晶主要可由有機相和水相兩種方法制備得到。有機相方法制備的納米晶具有熒光量子效率高(40-80％),尺寸分布窄等優點,但其制備條件要求嚴

2、格,所用試劑毒性較大,而且納米晶不具有水溶性,需要經過復雜的修飾才能用于生物應用。相比較而言,水相制備方法具有操作簡單、成本低和毒性小等優點,而且所制備得到的納米晶具有良好的水分散性,可直接應用到生物領域。遺憾的是,采用傳統水相方法制備得到的納米晶通常熒光量子效率較低(10-30％),且半峰寬較寬(>35 nm),從而很大程度上限制了其在生物領域的廣泛應用和研究。
　　 基于上述分析,本論文發展了微波輻射方法在水相中直接快速制備

3、得到具有優良光譜性能的水溶性CdTe量子點(熒光量子效率:40-80％,半峰寬:30-50 nm);與此同時,針對CdTe量子點最大發射峰波長通常為500-610 nm的局限,進一步采用微波輻射方法制備得到發光顏色為藍色(最大發射峰波長:360-410nm)的水溶性ZnSe量子點,從而實現了采用微波輻射方法制備得到發光顏色覆蓋全可見光范圍的水溶性量子點。
　　 在此基礎上,本論文采用光輻射的方法,實現了在CdTe和ZnSe量子點

4、表面外延生長一層殼結構,得到具有良好水分散性的CdTe/cdS和ZnSe/ZnS核-殼結構量子點,由于殼可以有效減少量子點的表面缺陷,因此所制備得到的核-殼結構量子點光譜性能得到進一步提高。
　　 具體而言,本論文主要取得了以下三點研究結果:
　　 一.采用微波輻射方法,快速制備得到具有優良光譜性能的水溶性CdTe量子點,其熒光量子效率為40-8096,熒光光譜半峰寬最小值可達到27 nm;
　　 二.采用微波輻

5、射方法,快速制備得到發光顏色為藍色的水溶性ZnSe量子點,從而有效彌補了CdTe量子點發光顏色僅為綠色到紅色的局限,實現了微波方法制備發光波長覆蓋全可見波長的水溶性量子點;
　　 三.采用光輻射方法,對所制備的CdTe和ZnSe量子點進行表面修飾,在其表面外延生長一層殼結構,從而進一步減少了量子點的表面缺陷,得到具有優良光譜性能的水溶性CdTe/CdS(熒光量子效率:98％,熒光光譜半峰寬:27 nm)和ZnSe/ZnS量子點(

6、熒光量子效率:55％,熒光光譜半峰寬:21 nm),該熒光量子效率也為目前上國際上報道的最好水溶性量子點光譜數據。
　　 綜上所述,本論文采用微波輻射方法快速制備發光波長覆蓋全可見波長范圍的水溶性量子點,并采用微波輻射和光輻射的方法成功在量子點表面外延生長一層CdS(ZnS)殼結構,得到具有優良光譜性能的水溶性核-殼結構量子點。因此,本論文的研究對于在水相中直接快速制備性能優良水溶性量子點具有良好的指導意義,并為將水溶性量子點進