CdS量子点/凝胶光子晶体的制备及其分析应用研究

摘要

量子点具有高折射率、尺寸可调等特点，其表面具有丰富的功能基团，可与相关的物质分子产生化学作用。三维蛋白石结构光子晶体具有光子带隙，具有布拉格衍射峰光学性质，凝胶光子晶体折射率及球间距的变化会表现为布拉格衍射波长的改变。本研究创新性地借助凝胶渗透聚合法将 CdS 量子点嵌入到三维光子晶体的空隙中，制得CdS量子点/凝胶光子晶体复合材料，然后利用该复合材料实现了对F-的快速灵敏检测。本研究不仅提供了一种制备CdS量子点/凝胶光子晶体复合材料的新方法，而且进一步发展了CdS量子点/凝胶光子晶体复合材料在分析传感方面的应用。 本论文的主要研究内容包括以下两方面： 1、首先将水相合成法制备的巯基丙酸修饰的 CdTe 量子点与聚苯乙烯乳液混合均匀，通过晶体共沉积的方法将 CdTe 量子点引入光子晶体模板中，得到CdTe量子点/光子晶体复合材料，结果表明复合材料达不到理想效果。进一步将原位合成法制备的超支化聚乙烯亚胺包覆的 CdS 量子点与丙烯酸水凝胶混合均匀，利用毛细力渗透法填充到光子晶体模板中，热引发聚合得到CdS量子点/凝胶光子晶体复合材料。采用光纤光谱仪、固体荧光分光光度计对复合材料进行表征，结果表明量子点的填充可以调控复合材料的光子带隙，同时，光子带隙也会影响量子点的荧光性能。 2、利用CdS量子点表面修饰的氨基与阴离子之间的静电相互作用，实现了CdS量子点/光子晶体复合材料对F-的分析传感应用。研究结果表明，当CdS含量为40 mg、溶液pH为5.4-5.5时，复合材料对水溶液中F-的响应性最强，且F-浓度在1.0×10-7 M-1.0×10-1 M范围内，光子晶体衍射峰的变化值与F-的浓度呈现函数关系，方程为y=13logc+95，其线性相关系数R2为0.98。同时也考察了复合材料的选择性、可逆性等分析性能。比较了未掺杂CdS量子点和掺杂CdS量子点的凝胶光子晶体在相同条件下对 F-的传感，结果表明未掺杂 CdS 量子点的凝胶光子晶体对 F-没有响应，说明传感的实现是由于 CdS 量子点表面裸露的氨基与F-发生了静电和氢键作用，导致布拉格衍射峰发生位移。

目录

第一个书签之前

第1章 引言

1.1 光子晶体简介

1.2 量子点简介

1.3 量子点/光子晶体复合材料

1.4 量子点/光子晶体复合材料制备方法与性质

1.4.1 纳米晶体共沉积法

1.4.2 掺杂量子点微球自组装法

1.4.3 掺杂量子点微球非自组装法

1.4.4 静电层层自组装法

1.4.5 溶液渗透蒸发法

1.4.6 电沉积法

1.5 本论文研究内容与意义

第2章 CdS量子点/凝胶光子晶体的制备与性质研究

2.1 前言

2.2 原料、试剂、仪器与设备

2.3 实验部分

2.3.1 CdTe量子点的制备

2.3.2 CdS量子点的制备

2.3.3 CdTe量子点/凝胶光子晶体复合材料的制备

2.3.4 CdS量子点/凝胶光子晶体复合材料的制备

2.4 结果与讨论

2.4.1 CdTe量子点的表征

2.4.2 CdTe量子点/凝胶光子晶体的性质

2.4.3 CdS量子点的表征

2.4.4 CdS量子点/凝胶光子晶体的性质

2.5 本章小结

第3章 CdS量子点/光子晶体对氟离子的传感分析

3.1 前言

3.2 原料、试剂、仪器与设备

3.3 实验部分

3.3.1 复合材料的制备方法

3.3.2 复合材料响应F-实验过程

3.3.3 样品处理方法

3.4 结果与讨论

3.4.1 量子点含量的影响

3.4.2 pH的影响

3.4.3 选择性研究

3.4.4 时间的影响

3.4.5 可逆性研究

3.4.6 复合材料对F-的定量分析

3.4.7 机理探究

3.4.8 实际应用

3.5 本章小结

第4章 结论与展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致 谢