长荧光寿命CdTe与CdTe/CdS量子点的水相合成及性能研究

摘要

近年来，量子点(QDs)的应用领域不断地拓展，例如生物领域、光催化领域和显示领域等，但是量子点的荧光寿命通常只有10-40 ns，也限制了它的应用。本论文针对上述问题，主要研究如何延长量子点的荧光寿命。本文在新结构巯基化合物存在下合成了水溶性的CdTe QDs。通过紫外-可见吸收光谱和荧光发射光谱证实QDs具有较高的量子产率;时间分辨光谱、X射线衍射及透射电镜对所合成的CdTe QDs的性能进行表征，得到了长寿命的立方相的CdTe QDs，其中4-巯基苯甲酸(L1)修饰的CdTe QDs在550nm发射时的荧光寿命达到80 ns，在2-巯基苯并噻唑(L2)修饰下达到58 ns，而传统方法制备的QDs的荧光寿命很难达到40 ns以上。本论文对不同反应参数条件，如不同回流时间、pH值、体系浓度（以Cd2+浓度为准）以及配体种类对本实验方法合成的CdTeQDs的发光性能的影响进行了研究。
　　本论文在水相中两步法制备了长寿命CdTe/CdSⅡ型核壳结构QDs，并且研究了不同包覆时间和S/Te摩尔比对CdTe/CdS核壳QDs发光性能的影响，实验表明利用此方法可以制备具有较长荧光寿命的CdTe/CdS核壳QDs，并且实验可重复性强、操作简便。通过吸收光谱和发射光谱，时间分辨光谱以及XRD对所合成的CdTe QDs的性能进行表征，荧光寿命有显著的增加，当S/Te摩尔比为2时，L1-CdTe/CdS QDs能够达到83 ns，而L2-CdTe在相同条件下能够达到75 ns。利用吸收发射光谱以及XRD谱图可以证实QDs的结构是CdS外延生长在CdTe核上的Ⅱ型核壳量子点。对CdTe进行CdS包覆，得到Ⅱ型核壳量子点，也可以提高QDs的荧光寿命。
　　本论文对上述两种延长荧光寿命的方式进行了对比，即新配体法和CdS包覆法。通过CdS层的包覆，L1存在下，荧光寿命由65ns延长至83 ns，相应的量子产率由51％下降至21％; L2-QDs的荧光寿命由56 ns延长至75 ns，相应的量子产率由43％下降至19％。而新配体法可以在PLQY基本保持不变的基础上，延长荧光寿命，即此方法能够得到长寿命高发光的量子点。

目录

声明

摘要

引言

1 绪论

1．1 半导体纳米材料

1．1．1 半导体纳米材料简介

1．1．2 半导体纳米材料的光学性质

1．2 量子点的基本理论

1．2．1 量子点的概念

1．2．2 量子点的基本性质

1．2．3 量子点的光学特性

1．3 量子点的表面修饰

1．3．1 有机配体修饰

1．3．2 无机核壳结构

1．3．3 功能性无机硅烷材料的表面修饰

1．4 量子点的合成方法及应用

1．4．1 有机相合成方法

1．4．2 水相合成法

1．4．3 水热法

1．4．4 量子点的应用

1．5 本论文的设计思路

2 长寿命CdTe量子点的合成及性能

2．1 前言

2．2 实验试剂与仪器

2．2．1 实验试剂

2．2．2 实验仪器

2．3 长荧光寿命CdTe QDs的合成与表征

2．3．1 合成方法

2．3．2 产品的表征

2．4 CdTe量子点的发光性能

2．4．1 CdTe量子点的紫外可见吸收光谱

2．4．2 CdTe量子点的荧光发射光谱及荧光照片

2．4．3 CdTe量子点的XRD表征以及透射电镜(TEM)

2．4．4 CdTe量子点的时间分辨荧光谱图

2．5 反应参数对CdTe QDs发光性能的影响

2．5．1 反应时间对CdTe QDs发光性能的影响

2．5．2 不同pH值对CdTe QDs发光性能的影响

2．5．3 不同Cd2+浓度对CdTe QDs发光性能的影响

2．6 本章小结

3 水相法长寿命CdTe/CdS(核壳)量子点的合成及性能

3．1 前言

3．2 实验试剂与仪器

3．2．1 实验试剂

3．2．2 实验仪器

3．3 水相法长寿命CdTe/CdS核壳量子点的合成

3．3．1 CdTe/CdS核壳量子点合成方法

3．4 CdTe/CdS核壳量子点的光学性能

3．4．1 CdTe/CdS量子点的紫外可见吸收光谱

3．4．2 CdTe/CdS量子点的荧光光谱

3．4．3 不同包覆时间的CdTe/CdS量子点的量子产率及荧光寿命

3．4．4不同S/Te摩尔比对CdTe/CdS QDs的发光性能的影响

3．4．5 CdTe/CdS量子点的X射线衍射分析(XRD)

3．5 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢