Phosphine-free synthesis of Mn-doped ZnSe quantum dots and investigates of stability

以十八烯溶解硒粉为硒源,系统研究了十一烯酸锌、十四酸锌和硬脂酸锌为锌前驱体对Mn掺杂ZnSe量子点光学性质的影响,初步探讨了三种锌前驱体的由于碳链长度不同、反应活性差异导致Mn离子在量子点晶格中掺杂位置变化,以及Mn离子掺杂位置对量子点光学性质和稳定性的影响。通过改变油胺的添加量,调控晶面的表面势能,研究了其对Mn掺杂ZnSe量子点粒子形貌及光学性质的影响。     

过渡金属Mn离子掺杂的半导体纳米晶研究进展

过渡金属掺杂的纳米材料具有高效、稳定和可调谐的可见-近红外发射光谱的特点,尤其是由于大的斯托克斯位移而抑制了发光材料自吸收的问题,已经成为光学材料中一个重要的分支。回顾了关于Mn离子掺杂纳米晶研究进展中的几个关键问题。得到晶核掺杂和生长掺杂方式相比于传统的"一锅法"在制备方式更有优势;从回顾关于Mn掺杂机理上的各种解释和在宿主纳米晶中引入大量的掺杂剂所面临的困难中,得出要获得掺杂浓度可控的量子点需要考虑纳米晶表面自清洁效应,纳米晶形状、晶体结构、晶面、表面活性剂以及Mn离子与宿主阳离子的尺寸差别引入的晶格压力等关键因素;利用理论和实验深刻解释了Mn离子的发光机理,指出宿主到Mn离子的高能量转移速率是获得高效的Mn离子发光的关键因素。通过对掺杂量子点的制备、掺杂机理以及发光机理的综合探讨,为制备掺杂浓度和掺杂位置可控的光学性能优良的掺杂量子点方面的研究提供参考。     

碲化锌修饰掺铜硒化锌量子点的合成

以巯基丙酸（mercaptopropionic acid,MPA）作为稳定剂,在水相中合成Cu离子掺杂的ZnSe量子点（quantum dots,QDs）,并以ZnTe修饰其表面（ZnSe:Cu/ZnTe QDs）.采用X射线衍射（X-ray diffraction,XRD）、高分辨透视电子显微镜（high resolution transmission electronic microscopy,HRTEM）、紫外可见吸收光谱（ultraviolent-visible spectroscopy,UV-VIS）和光致发光(photoluminescence,PL)荧光光度计对其结构、相貌和光学特性进行表征.结果表明,合成所得荧光量子点的大小为4～6 nm;当激发波长325 nm时,荧光发射峰约为510 nm;经160 ℃热处理后,荧光发射峰会红移至540 nm左右,初步说明ZnTe的修饰会改变ZnSe:Cu量子点荧光发射峰的位置.     

荧光碳量子点的制备及其在Cu2+检测中的应用

为了提高铜离子检测的灵敏度,以氯仿和二乙胺为前驱体,通过温和的一锅合成法快速合成了红色荧光碳量子点,并对该碳量子点的形貌、结构、组成和光学性质进行了表征.通过EDTA对铜离子的配位作用,探究了铜离子对碳量子点荧光猝灭的机理.为了更好地研究条件因素对Cu~(2+)猝灭碳量子点荧光的影响,分别对pH、离子强度和反应时间进行了优化.结果表明:该碳量子点水溶性好、粒径较均匀,对铜离子有明显的荧光强度猝灭响应,检测线性范围为0.01～150.00μmol·L~(-1),检测限低至3.4 nmol·L~(-1).在最佳试验条件下,实际样品加标回收率为90%～110%,表明该方法可用于实际水样检测.     

Mn:CdTe量子点的水相合成及荧光性质

采用水相合成法合成了Mn2+掺杂CdTe量子点(Mn:CdTe d-dots).通过荧光光谱(PL)分析、原子力显微镜(AFM)和X线粉末衍射(XRD)分析、电子能谱(EDS)分析对产物进行了表征.研究了反应时间、温度、Mn2+掺杂量、pH值及巯基丙酸(MPA)与镉离子的比例对掺杂量子点发光性能的影响.结果表明:反应时...     

生物荧光标记物的新型材料——过渡金属离子掺杂的ZnS、ZnSe量子点

目前研究最成熟的是CdSe量子点,然而由于其包含有毒的重金属Cd离子使其在未来的生物、医学、药学等应用中存在着隐患,因此开发新的无镉量子点作为基质材料用于生物荧光标识成为当务之急．本文在介绍量子点作为荧光生物标记物研究进展的同时,重点阐述了过渡金属离子掺杂的ZnS、ZnSe量子点相对于非掺杂的含重金属的量子点的本质优越性,以及作为一种新型的生物荧光标记物的研究意义和进展,相信其将会在未来的生物医学领域大有作为．     

生物荧光标记物的新型材料——过渡金属离子掺杂的ZnS、ZnSe量子点

目前研究最成熟的是CdSe量子点,然而由于其包含有毒的重金属Cd离子使其在未来的生物、医学、药学等应用中存在着隐患,因此开发新的无镉量子点作为基质材料用于生物荧光标识成为当务之急．本文在介绍量子点作为荧光生物标记物研究进展的同时,重点阐述了过渡金属离子掺杂的ZnS、ZnSe量子点相对于非掺杂的含重金属的量子点的本质优越性,以及作为一种新型的生物荧光标记物的研究意义和进展,相信其将会在未来的生物医学领域大有作为．     

氧掺杂碳量子点的水热合成及其光催化制氢研究

碳量子点光催化剂因其良好的生物相容性和水溶性引起广泛关注，然而其较窄的可见光吸收范围限制了催化效率的提高。本文以葡萄糖为前驱体通过水热法合成了氧掺杂的碳量子点光催化剂。X射线光电子能谱表征证明碳量子点结构中氧掺杂含量为34.9%。紫外可见吸收光谱和稳态荧光光谱确定氧掺杂能诱导中间带隙的产生进而增强了碳量子点在可见光和红光区域的光吸收。Mott-Schottky曲线结合紫外可见光吸收谱确定该碳量子点的能带结构满足产氢反应的热力学需求。研究结果表明：在甲酸牺牲剂存在下，该碳量子点在可见光和红光照射下均具备良好的光催化制氢性能。此外，以棉花和蔗糖为前驱体通过水热法也合成了氧掺杂碳量子点光催化剂，且它们在可见光和红光照射下均能实现高效光催化制氢。     

Mn掺杂GaSb的电子结构和光学性质

采用第一性原理方法,交换关联泛函采用局域密度近似,并对计算体系电子的库仑能进行了修正,即采用LDA+U的方法计算研究了Mn掺杂GaSb半导体材料的能带结构和光学性质.研究结果表明:Mn掺杂GaSb体系(Mn-GaSb)的光学性质得到了有效改善,大大提升了对红外光区、远红外光区光子的吸收幅度,其中Mn替代Ga(Mn@Ga)缺陷对改善GaSb半导体材料的光学性能最为明显.Mn掺杂引入的杂质能级有效降低了掺杂体系的禁带宽度,Mn@Ga缺陷的引入增强了GaSb体系的电极化能力和对红外光区光子的吸收.Mn元素的掺入浓度及Mn元素的掺杂位置对Mn@Ga缺陷体系的光学性能均有影响,最佳Mn原子掺杂摩尔比为12.5%,此时Mn@Ga缺陷体系的光学吸收谱在红外光区的吸收幅度最大,同时均匀掺杂避免了光生电子-空穴对复合中心的形成,有效提高了GaSb半导体材料对红外区、远红外区光子的吸收转换效率和GaSb半导体材料的光催化性能.     

ZnS:Cu~(2+)(1%)Cd~(2+)(x%)量子点的制备及光学性质研究

利用水热法制备纤锌矿结构Zn0. 99-xCu0. 01CdxS量子点.实验结果表明:Cu~(2+)和Cd~(2+)均取代了Zn2+的位置掺入到Zn S的晶格中,且其尺寸约为(4. 0±1. 0) nm. Zn S:Cu~(2+)(1%) Cd~(2+)(x%)量子点光学性质研究表明,量子点具有来自于Cu~(2+)离子3d轨道以及深能级Cd~(2+)空位的跃迁发射峰,且随着Cd~(2+)离子掺杂浓度的增加其发光强度降低.这可能因为随着Cd~(2+)掺杂浓度的增加,缺陷中心增加,非辐射复合过程增加,致使发射峰强度降低.     

Sensitized chemiluminescence reaction between hydrogen peroxide and periodate of different types of Mn-doped ZnS quantum dots

In this work, different types of Mn-doped ZnS QDs were prepared and applied to study of the chemiluminescence reaction of hydrogen peroxide and periodate. The effects of the size of nanoparticles, shell protection and the stabilizing agents on chemilu-minescence intensity were studied. The results indicated that the size of quantum dots was not the only factor to enhance the intensity of chemiluminescence system. Different stabilizing agents and the silica film protection will also influence the performance of the quantum dots in the chemiluminescence reaction. A CL spectrum was examined by using a series of high-energy cut-off optical filters and a possible mechanism of the CL was also proposed.     

Synthesis of Water-Dispersed Thioglycolic Acid-Capped ZnSe Quantum Dots in Aqueous Media

Water-dispersible ZnSe quantum dots (ZnSe QDs) were prepared in aqueous media and characterized by ultraviolet-visible absorption, fluorescence emission spectroscopy, X-ray powder diffraction, transmission electron microscopy, energydispersive spectroscopy, and inductively coupled plasma atomic emission spectroscopy. The influences of various experimental variables on the photoluminescence properties of ZnSe QDs were investigated. The results showed that the average diameter of these nanocrystals was 4 nm with narrow size distribution. The optimized conditions were as follows: pH value of 9.5, Zn/NaHSe molar ratio of 10:1, Zn/TGA molar ratio of 1:3, heating time of 1 h, and irradiation time of 19 h. Under optimized conditions, the photoluminescence quantum yield of ZnSe QDs in aqueous solution reached 20%.     

基于 In$_{{\bf 1}-x}$Ga$_{x}$P 梯度合金核无镉量子点的制备及 LED 应用

低毒性磷化铟量子点(indium phosphide quantum dot, InP QD)作为最有可能取代有毒重金属镉基量子点的材料, 已经在下一代商业显示和照明领域中显示出巨大潜力. 然而, 合成具有高荧光量子产率(photoluminescence quantum yield, PL QY)的InP QD 仍然具有挑战性. 因此, 提出了以乙酰丙酮镓作为镓源, 在高温下通过乙酰丙酮基对表面配体的活化作用, 生成具有梯度合金核的 In$_{1-x}$Ga$_{x}$P/ZnSe/ZnS 量子点, 有效解决了原有的 InP 与 ZnSe 之间晶格失配的问题; 同时减少核壳界面缺陷, 使量子点的荧光量子产率高达 82%, 所制备量子点发光二极管(quantum dot light-emitting diode, QLED)的外量子效率(external quantum efficiency, EQE)达到 3.1%. 相比传统的 InP/ZnSe/ZnS 结构量子点, In$_{1-x}$Ga$_{x}$P/ZnSe/ZnS 量子点荧光量子产率提高了 25%, 器件的外量子效率提高了近一倍. 该方案为解决 InP 量子点荧光量子产率低、发光器件性能差等问题提供了新的思路.     

GaN基量子点的制备与光致发光特性的研究

由于GaN基量子点具有较强的量子效应,有望获得比其他量子阱器件更优异的性能。目前GaN基量子点的制备及其光学特性已经成为Ⅲ-Ⅴ族半导体器件研究的热点。探讨了GaN基量子点的生长及其结构特性,重点研究了GaN基量子点的S-K生长模式及其影响量子点生长的因素,并讨论了GaN基量子点的光致发光特性及其影响因素。     

半导体量子点光谱特性标准样品及高分辨透射电子显微镜粒径定值研究

半导体量子点纳米晶体是一类典型的纳米材料,具有独特的光学特性,已在生物医学、光电转换等领域得到应用.量子点纳米晶体的标准样品对其质量控制和产业应用都有重要的意义,但需要对其光学特性和尺寸特性进行准确测量研究.我们研制了以硒化镉量子点为代表的半导体量子点纳米晶体标准样品,并对其光学特性进行定值.针对目前制约量子点粒子尺寸准确测量的透射电子显微镜样品基底问题进行改进,用碳管-氧化石墨烯微栅代替常用的超薄碳膜微栅.通过高分辨透射电子显微镜表征得到晶格清晰的小尺寸半导体量子点纳米晶体的形貌像.这些结果有助于建立硒化镉量子点半导体纳米晶体的特征带边吸收峰值与粒子粒径的准确定量对应关系,从而推动量子点的应用.     

CsPbI3量子点在不同极性溶剂的光学特性

全无机钙钛矿CsPbI₃量子点具有发射谱线窄、荧光量子产率高和稳定性强等特点,在红光LEDs和新型太阳电池领域具有广阔的应用前景.本文通过热注入法在正己烷溶剂中合成了CsPbI₃ 量子点, 并对其结构和光学特性进行表征,结果表明,量子点主要的发光机制是量子限制区自由激子复合.通过改变溶剂的种类(正己烷、甲苯、乙酸乙酯、乙酸甲酯)对量子点的光学特性进行了调整,研究发现随着溶剂极性的增加,发光峰位从615 nm红移至660 nm,这是因为极性溶剂对量子点表面具有修饰作用,通过改变溶液极性实现CsPbI₃量子点发光峰位调节的条件为制备波长可调的光电器件提供了一定的实验参考.     

量子点及其在分析科学中的应用研究进展

量子点具有优良的光谱性质及广泛的应用前景。本文简要阐述了量子点的基本特性、量子点的合成与表面修饰以及量子点在分析科学中的应用研究进展。     

硫化铅量子点的能带调控

摘要:纳米材料的研究在近年来是材料科学中研究的重点方向，而纳米硫化铅作为新型的具有特殊光学性能的材料在各个领域都受到广泛应用。我们通过实验以求控制其量子点的颗粒变化，从而进一步研究其本身性质的改变。文中我们采用化学液相法，使用溶液混合反应共沉淀制备硫化铅量子点，并通过X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）和紫外可见分光光度计（UV-vis）进行表征分析。实验过程中我们成功的通过调制反应溶液的浓度和添加表面活性剂的方法改变了硫化铅量子点的颗粒尺寸，制备了粒径由7nm到20nm的硫化铅量子点。颗粒尺寸的变化也导致了量子点光学特性和能带的改变。从实验的结果上可看出，实验成功制备了结晶性良好的纯硫化铅量子点，再通过形貌及性能的表征分析后，发现量子点的能带岁颗粒尺寸大小变化的规律。通过对量子点本身光学性能的研究，我们可以使其在太阳能电池等领域获得更好的应用，同时对新型材料的发展起到促进作用。关键词:硫化铅；量子点；能带；调控