水溶性水溶性ⅡⅥ族Zn基半导体纳米晶制备与其性能查抄袭率

摘要：由于其独特的光学性质，半导体纳米晶（量子点）在生物荧光标记，发光二极管，光电器件，以及荧光传感器等方面显示了巨大的运用价值。II-VI族的Zn基半导体纳米，例如：ZnS, ZnSe以及他们的掺杂型和核壳结构纳米晶，由于其较低的金属毒性，较好的荧光性能，被称为绿色型纳米晶,逐渐成为Cd基纳米晶的替代者。本论文进展了多种合成策略，制备了一系列的II-VI的Zn基半导体纳米晶，合成策略简单有效，制备的纳米晶不但具有良好的水溶性，而且具有较高的荧光性能，通过对Zn基纳米晶的掺杂，粒径尺寸以及组分调控，实现了Zn基纳米晶的荧光在可见光范围内的调控。本论文主要包括以下探讨内容：（1）采取油酸作为表面配体，在溶剂热条件下制备了粒径可控，结晶较好的ZnS:Mn纳米晶。通过调节Mn的掺杂浓度，实现了ZnS:Mn纳米晶的双荧光（蓝色光和橙色光）强度比例的制约。由于双荧光的叠加，使ZnS:Mn纳米晶展现出不同荧光效果，可将纳米晶的发光色调以蓝色区调节至橙色区；通过表面配体交换，赋予ZnS:Mn纳米晶良好的水溶性；为了进一步改善纳米晶的荧光性能，对其进行了壳层修饰，经过ZnS壳层修饰后得到的ZnS:Mn/ZnS核壳型纳米晶的Mn特点发光增强，表面缺陷发光有所抑制。（2）利用反胶束法制备了SiO2包覆ZnS:Mn的核壳型复合纳米微粒（ZnS:Mn/SiO2）。制备得到的ZnS:Mn/SiO2复合纳米微粒不但具有良好的水溶性和荧光性能，而且对于水溶液中的微量铜离子具有灵敏的荧光响应性；通过进一步探讨，首次将ZnS:Mn/SiO2复合纳米微粒作为荧光探针，建立了一种基于荧光猝灭效应检测铜离子的新策略；详细探讨了铜离子对于ZnS:Mn/SiO2复合纳米微粒的荧光猝灭机制。（3）进展了一种两步合成法，制备了ZnSe/ZnS核壳结构纳米晶，合成的纳米晶不但具有良好的荧光性能而且具有良好的水溶性，并且通过调节ZnSe核的粒径尺寸，实现了纳米晶在紫蓝光范围内的荧光调控，调控波段为390-450nm。这种两步合成策略与传统有机相合成法相比具有成本低，合成温度低，毒性低，产物具有水溶性好等优点；跟水相合成法相比，得到的产物结晶较好，荧光产率较高。进一步的，我们通过对ZnSe核进行了Mn离子的掺杂，制备了具有双发光峰（基体的本征发光和掺杂发光）的ZnSe:Mn/ZnS核壳型掺杂纳米晶。（4）在前期进展的两步合成法的基础上做了进一步改善，合成了具有单一Mn掺杂发光的ZnSe:Mn/ZnS核壳型纳米晶：首先采取相界辅助溶剂热法在较低的温度下合成了ZnSe:Mn纳米晶，然后第二步在水溶液中对ZnSe:Mn进行ZnS壳层修饰，最终得到了ZnSe:Mn/ZnS核壳型纳米晶。制备得到的核壳型纳米晶不但具有较纯的Mn掺杂发光，较高的荧光产率，而且通过转变ZnS壳层以及Mn的掺杂浓度实现了Mn发光的调控，并对发光机制进行了详细探讨。另外，合成的核壳型纳米晶与传统的CdSe纳米晶相比较，不但具有良好的水溶性，而具有较好的荧光稳定性：在紫外辐照下的稳定性和双氧水氧化作用下的稳定性都有显著的提升，并且在水溶液中可稳定保存几个月后仍保持较好的荧光强度。（5）通过离子交换法制备了CdxZn1-xSe合金型纳米晶，通过调节Cd组分实现了合金型纳米晶的荧光调控（450-570nm），其发光覆盖了以蓝色波长到波长范围内的可见光，并具有较高的荧光强度。为了进一步改善合金纳米晶的荧光性能，以Cd0.4Zn0.6Se合金型纳米晶为探讨对象，对其进行了ZnS壳层修饰，合成了Cd0.4Zn0.6Se/ZnS核壳型纳米晶，经过ZnS壳层修饰后的纳米晶不但具有良好的水溶性，而且具有较好的荧光性能。关键词：半导体纳米晶论文水溶性论文掺杂论文核壳结构论文光致发光论文

摘要5-7

Abstract7-14

1 文献综述14-41

1.1 纳米材料的基本效应14-15

1.2 半导体纳米晶的光学特性15-17

1.3 半导体纳米晶的合成17-22

1.3.1 金属有机相合成法18-19

1.3.2 水相合成法19-20

1.3.3 水热和溶剂热合成20-21

1.3.4 两相以及多相反应法21-22

1.4 不同类型半导体纳米晶22-26

1.4.1 掺杂型半导体纳米晶22-24

1.4.2 核壳结构的半导体纳米晶24-26

1.5 半导体纳米晶的运用26-32

1.5.1 生物医学荧光标记26-29

1.5.2 在发光二极管中的运用29-30

1.5.3 离子检测浅析30-32

1.6 本课题选择的目的，作用以及探讨内容32-34

1.7 本论文的逻辑结构34-35

貌表征109-111

5.3.4 ZnSe:Mn/ZnS核壳型量子点的XPS浅析111-113

5.3.5 Mn掺杂浓度对ZnSe:Mn/ZnS荧光性能的影响113-114

5.3.6 ZnSe:Mn/ZnS核壳型量子点的荧光稳定性探讨114-116

5.4 本章小结116-118