ZnSe-Cu量子點的合成、表面修飾及其光學性能研究.pdf

1、半導體納米晶又稱為量子點，與傳統有機染料比有明顯的優勢，如窄且對稱的發射光譜，寬及強的吸收光譜，高量子產率及抗光漂白性能等。量子點作為生物標記物在生物領域中有很大的潛在應用價值，并廣泛應用于太陽能電池、光電器件等領域。
　　量子點的制備方法主要有水相和有機相合成兩種方法。與有機相合成方法相比，水相合成方法具有操作步驟簡單、實驗結果可重復性高、得到的量子點具有很好的水溶性及生物相容性等優點，因此引起了越來越多研究者的關注。然而水相合

2、成得到的量子點量子產率低、穩定性差等缺點不利于其應用。對量子點進行表面修飾，可以減少量子點表面的缺陷從而得到量子產率高、穩定性好的量子點。本文主要的研究目的是合成水相的ZnSe:Cu量子點、研究ZnSe:Cu量子點的性能及研究其在離子檢測方面的應用情況。然而由于ZnSe:Cu量子點粒徑較小其表面缺陷比較多，并且銅離子的存在會增加猝滅中心的數量使得量子點的穩定性大大減弱，因此在其表面覆蓋比它帶隙寬的ZnS殼得到性能良好的typeⅠ型核殼量

3、子點；在其表面覆蓋比它帶隙窄的CdS殼層，得到穩定性良好的typeⅡ型核殼量子點。
　　論文完成的主要工作有：
　　1.采用水相合成方法合成得到具有水溶性的ZnSe:Cu量子點
　　探討了回流時間、銅摻雜量、反應溫度、Zn與Se的比例及pH值等因素對ZnSe:Cu量子點光學性能的影響。我們采用X射線衍射(XRD)和透射電子顯微鏡(TEM)對樣品的結構和形貌進行表征，通過熒光分光光度計（PL、PLE）和紫外可見分光光度計

4、（UV-Vis）表征量子點的光學性能。分析實驗結果我們得出以下結論：ZnSe:Cu量子點為立方閃鋅礦結構，晶粒為球形，分散性較好，顆粒尺寸分布在2.7 nm左右。通過對其光學性能研究發現，各個影響因素的改變可以在很大程度上改變其光學性質，最后我們得出最佳制備條件。以最佳制備條件得到的ZnSe:Cu量子點為熒光探針對常見的金屬離子進行檢測。檢測結果顯示ZnSe:Cu量子點對鉛離子有獨特的響應性，并建立了熒光猝滅強度對Pb2+濃度的線性關系

5、，得到可以檢測鉛離子濃度的Stern-volmer方程。
　　2.以水溶性ZnSe:Cu量子點為晶核，在水溶液中采用外延生長法制備得到包覆不同殼層厚度的ZnSe:Cu/ZnS和ZnSe:Cu/CdS核殼量子點，利用XRD、TEM、UV-Vis和PL等分析方法對納米晶的結構、形貌和光學性質進行了表征。從圖譜中可以看出核殼量子點的性能與包覆殼層的厚度有關，不同的殼層材料對ZnSe:Cu量子點的發光性能影響有所不同。具體結論如下：

6、>　?。?）在ZnSe:Cu量子點表面包覆ZnS殼層后，由PL峰可以看出與銅離子相關的發光強度有不同程度的增強。隨著殼層厚度的增加，發光強度先增強后減弱，峰位總體紅移，當殼核比為2時，強度幾乎為原始的3倍。從UV-vis和PLE峰位紅移證明得到的量子點為核殼結構而非合金結構，從TEM中可以看出，量子點粒徑隨著殼層數的增加而變大，間接證明我們得到了核殼結構的量子點。ZnSe:Cu/ZnS（2）核殼量子點對多個金屬離子尤其是重金屬Co2+和

7、Pb2+兩種離子的選擇作用無法區分，ZnSe:Cu/ZnS（2）核殼量子點作為熒光探針無法對金屬離子進行檢測。
　?。?）在ZnSe:Cu量子點表面包覆CdS殼層后，由PL峰可以看出與銅離子相關的發光強度首先出現了很大幅度的降低，然后出現先增強后減弱的現象，峰位紅移比較明顯，當殼核比為4時，發光效果最好，同時UV-vis和PLE峰位紅移，證明我們得到了核殼結構的ZnSe:Cu/CdS量子點。ZnSe:Cu/CdS（4）核殼量子點對