碲化鎘量子點的合成實驗

碲化鎘量子點的合成實驗

答辯人：習(xí)再益專業(yè)：化學(xué)工程與工業(yè)學(xué)號：201131204052指導(dǎo)老師：萬靜碲化鎘量子點的合成實驗量子點簡介量子點的主要應(yīng)用量子點碲化鎘的合成實驗量子點簡介量子點定義量子點的理化性質(zhì)量子點的光學(xué)性質(zhì)量子點定義

當(dāng)半導(dǎo)體材料降至一定臨界尺寸后，電子在三維上的運動受了到限制，表現(xiàn)出量子局限效應(yīng)，這類材料都稱為量子點（quantumdots，QDs）。量子點有類似原子的不連續(xù)電子能級結(jié)構(gòu)，因此又被稱為“人造原子”。量子點的理化性質(zhì)

量子點的結(jié)構(gòu)對載流子（如電子、空穴和激子）有強三維量子限制作用，使量子點表現(xiàn)出一系列理化性質(zhì)，如量子尺寸效應(yīng)、量子隧穿效應(yīng)、量子干涉效應(yīng)和庫侖阻塞效應(yīng)等，控制量子點的幾何形狀和尺寸大小，可以改變電子結(jié)構(gòu)狀態(tài)，就能對量子點的電學(xué)和光學(xué)性質(zhì)進行“剪裁”，實現(xiàn)量子點材料的廣泛應(yīng)用。（1）寬吸收峰：能吸收所有比它第一發(fā)射波長更短的“較藍”的光。（2）窄發(fā)射峰：具有非常窄且十分對稱的熒光發(fā)射光譜。（3）大斯托克斯位移：消除激發(fā)光和散射光背景干擾。（4）光穩(wěn)定性：抵抗紫外線、化學(xué)物質(zhì)、生物代謝對其的降解。量子點的光學(xué)性質(zhì)（5）高量子效率：熒光強度大，發(fā)光時間長，便于長期跟蹤和保存結(jié)果。（6）發(fā)射波長尺寸可調(diào)：可以控制量子點大小或組成合成任意所需發(fā)射波長的量子點，同時達到檢測多種指標(biāo)的要求。量子點的主要應(yīng)用電子器件上的應(yīng)用生物醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用電子器件上的應(yīng)用由量子點與共軛聚合物組成的復(fù)合材料可以用來制備性能優(yōu)異的發(fā)光二極管、量子點激光器、自旋電子器件等。生物醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用（1）生物探針：量子點在生物體內(nèi)具有很好的生物相容性和穩(wěn)定性，與染料分子或發(fā)光基團結(jié)合后可作為變光探針對細胞進行標(biāo)記和成像。（2）篩選藥物：將不同顏色的量子點與藥物的不同靶分子結(jié)合，可一次性檢測藥物的作用靶分子。（3）超靈敏檢測：例如，在量子點表面接上巰基乙酸，從而是量子點既具有水溶性，還能與生物分子結(jié)合，通過光致發(fā)光檢測出量子點，從而使生物分子識別一些特定的物質(zhì)。（4）醫(yī)學(xué)成像：將某些在紅外區(qū)發(fā)光的量子點標(biāo)記到組織或細胞內(nèi)的特異組分上，并用紅外光激發(fā)，就可以通過成像檢測的方法來研究組織內(nèi)部的情況，達到診斷的目的。量子點碲化鎘的合成實驗實驗?zāi)康膶嶒灧椒ā⒃韺嶒炛饕獌x器設(shè)備實驗結(jié)果與討論（1）采用水熱合成法合成水相的碲化鎘量子點（2）通過反應(yīng)時間、反應(yīng)溫度、反應(yīng)物配比、pH值變化來研究外部條件對量子點生成的影響實驗?zāi)康膶嶒灧椒?、原理本實驗制備碲化鎘采用的方法是水熱法。水熱法是在封閉的反應(yīng)釜中，以水為溶劑，在高溫位高壓下進行的化學(xué)反應(yīng)。實驗以碲粉作為反應(yīng)原料，使碲粉與硼氫化鈉還原后生成碲氫化鈉，加入到硝酸鎘，引入巰基后在高溫高壓下穩(wěn)定即可得到產(chǎn)品。實驗主要試劑、儀器主要藥品：硝酸鎘 、3-巰基丙酸(MPA)、Te粉、硼氫化鈉、氫氧化鈉等。主要儀器：電熱恒溫干燥箱、水熱釜、紫外分光光度計、熒光光譜儀等。實驗結(jié)果與討論隨著反應(yīng)時間的延長，日光燈下水相CdTe量子點的顏色從橙色、黃色變?yōu)榧t色，紫外燈下發(fā)綠光、橙光和黃光。電鏡下的量子點量子點電鏡圖1量子點電鏡圖2反應(yīng)條件的影響反應(yīng)時間的影響MPA量的影響前體濃度的影響pH的影響隨著反應(yīng)時間的延長，其他條件不變的情況下，其紫外吸收峰和熒光發(fā)射均發(fā)生逐漸紅移現(xiàn)象，這表明了CdTe量子點在不斷生長，粒徑逐漸增大。反應(yīng)時間的延長，可得到其熒光發(fā)射峰分逐漸變寬、平坦，在發(fā)射峰在范圍內(nèi)的半峰寬逐漸變寬。反應(yīng)時間的影響MPA量的影響MPA用量為0.43mmol、0.7mmol、0.93mmol時，在575nm、530nm、525nm處有吸收峰，在610nm、530nm、525nm處有發(fā)射峰。MPA的用量為0.7mmol時，熒光最強?？梢园l(fā)現(xiàn)，MPA用量少，會使鎘合物表面巰基減少，使反應(yīng)速率加快，量子點尺寸變大，出現(xiàn)紅移現(xiàn)象。前體濃度為0.3mM和0.5mM時，一定的時間下發(fā)射峰位都在575nm，兩者基本一致，說明了前體濃度對CdTe量子點的生長尺寸影響不是很大。從0.3mM增加到0.5mM時，量子點熒光強度明顯增強，這說明適當(dāng)增大前體濃度，會使量子點生長速率加快，生成的CdTe量子點也較多，從而熒光強度較強。前體濃度的影響Ph從6.5至