硫族鉛化合物量子點的水相合成及其光學性質表征.pdf

1、量子點以其優(yōu)越的光學性能,近年來成為人們關注的熱點。與傳統(tǒng)的有機熒光染料相比,量子點的發(fā)射光譜窄而且對稱,發(fā)射波長可以通過控制其粒徑大小來調節(jié)。量子點的熒光強度及穩(wěn)定性是普通熒光染料的1～2個數(shù)量級,并且生物相容性好,有望成為熒光探針的首選。傳統(tǒng)的有機金屬化學法合成量子點具有反應條件苛刻,成本高、毒性大、產物不溶于水等一系列缺點。本論文以巰基化合物為包裹劑,在水溶液中快速合成硫族鉛化合物量子點,合成方法簡單,制得的量子點具有良好的光學性

2、能。本文主要包含以下實驗工作:
　　(1)二氫硫辛酸包裹的PbSe量子點(QDs)的合成及生物相容性的研究
　　選取雙巰基分子二氫硫辛酸(DHLA)作為包裹劑直接在水相中制備了PbSeQDs。考察了一系列反應條件,包括:包裹劑用量,pH值,反應時間,儲存時間等對制備PbSeQDs光學性質的影響。通過研究發(fā)現(xiàn),以DHLA包裹的PbSeQDs有著良好的穩(wěn)定性,這是由于DHLA的兩個巰基能同時與PbSeQDs顆粒表面結合,從而更好

3、的保護量子點。而后,我們將合成的PbSeQDs進行了生物相容性的實驗,體外溶血實驗證實濃度為0.05 mmol/L PbSe QDs的溶血率<5％,達到了生物醫(yī)用材料的要求。
　　(2)高質量L-半胱氨酸包裹的PbSQDs的水相合成
　　選取L-半胱氨酸作為包裹劑直接在水相中制備了PbSQDs。通過探討包裹劑用量,pH值,反應時間等對產品的質量進行優(yōu)化,獲得最佳的反應條件。此外,我們還討論了加入不同硫源(硫化鈉、硫代乙酰胺和

4、硫脲)對PbS QDs光學性質的影響。對得到的PbS QDs進行了紫外—可見光譜(UV-vis)、熒光發(fā)射光譜(PL)、透射電鏡(TEM)、X射線衍射(XRD)等表征,結果表明樣品熒光強度高,尺寸分布窄,合成的量子點為立方晶體結構。
　　(3) L-半胱氨酸包裹的PbS QDs的水相合成及作為熒光探針探測重金屬離子汞的研究
　　我們將制得的PbS QDs作為熒光探針,基于淬滅原理,完成了在一定線性范圍內對微量 Hg2+離子的

5、定量檢測。對實驗條件優(yōu)化后,我們將此法推廣到應用于環(huán)境中實際水樣中的Hg2+離子的檢測,并與原子吸收法(AAS)檢測 Hg2+離子的標準方法進行了比較,證明上述兩種方法并沒有顯著差異,在線性范圍內也可以實現(xiàn)量子點檢測Hg2+離子。
　　(4)不同包裹劑對水相合成PbS QDs的光學性質的影響
　　利用L-半胱氨酸為包裹劑在水相中合成單分散的PbS QDs。在此基礎上,我們研究了不同的包裹劑,包括巰基乙酸(TGA)和巰基丙酸(

6、MPA)與 L-半胱氨酸作為包裹劑合成的PbS QDs進行比較,研究了不同包裹劑對PbS QDs的生長過程,光學性質及穩(wěn)定性的影響。實驗結果表明,受包裹劑自身官能團性質和空間位阻的影響,用TGA、MPA、L-半胱氨酸得到的PbS QDs的發(fā)射波長和強度不同。用TGA包裹劑,PbS QDs生長最快,產物粒徑最大,從而在最快時間生長出大尺寸粒子;用L-半胱氨酸作為包裹劑,PbS QDs生長最慢,但得到的PbS QDs的熒光強度最強。研究表明

7、包裹劑中除了巰基對量子點表面有鈍化作用外,包裹劑中其它的官能團也會控制量子點的生長從而影響量子點的尺寸和光學性質。
　　(5)高質量L-半胱氨酸包裹的PbTe QDs的水相合成
　　采用簡單的水相合成方法成功的合成了單分散的PbTe QDs。實驗方法簡單且可控性強?？疾觳煌暮铣蓷l件例如反應前驅物的濃度、包裹劑用量、反應時間、pH值等對PbTe QDs的光學性質的影響,并對合成的PbTe QDs進行了UV-vis、PL、TE