水溶性半導體納米微粒的發(fā)光性能調(diào)控與應用.pdf

1、隨著量子點在各個領(lǐng)域應用的開展，無毒水溶性量子點受到越來越多的關(guān)注。制備高質(zhì)量無毒水溶性量子點仍處于起步階段，目前還存在量子點穩(wěn)定性差、量子點物理化學性質(zhì)與應用領(lǐng)域不匹配等諸多問題。針對無毒水溶性量子點研究現(xiàn)狀，本文圍繞水溶性量子點制備與光學性質(zhì)調(diào)控展開研究，從分析水溶性量子點與環(huán)境間相互作用機制及環(huán)境對量子點穩(wěn)定性和發(fā)光性質(zhì)的影響入手，設(shè)計了多種合成新策略，制備出了Cu∶ZnSe/ZnS、Ag，In∶ZnSe、Te@ZnTe等一系列光

2、學性質(zhì)各異的新型無毒水溶性量子點，為量子點在生物成像、離子檢測、LED等不同領(lǐng)域應用打下基礎(chǔ)。具體的研究結(jié)果包括:
　　研究了Cu雜質(zhì)對水溶性ZnSe量子點穩(wěn)定性的影響，發(fā)現(xiàn)Cu雜質(zhì)在光照和氧氣共同作用下會促進光生空穴與量子點表面配體的氧化反應，造成量子點的表面配體修飾狀況及穩(wěn)定性變差。據(jù)此提出了利用包覆ZnS殼層的辦法來降低空穴對量子點表面配體的氧化反應，成功制備出兼具良好化學穩(wěn)定性及光學穩(wěn)定性的Cu∶ZnSe/ZnS核殼量子點

3、。這一成果解決了內(nèi)部摻雜水溶性Cu∶ZnSe量子點光化學穩(wěn)定性不佳的難題。
　　采用上述核殼技術(shù)設(shè)計制備出了兩種類型白色熒光量子點材料。第一種白光量子點為殼層摻雜ZnSe/Mn∶ZnS量子點。這種量子點采用殼層摻雜技術(shù)，通過控制殼層厚度調(diào)控Mn雜質(zhì)與量子點核的距離，實現(xiàn)了對量子點本征熒光、空位缺陷熒光、Mn雜質(zhì)熒光等多個波長熒光的調(diào)控，從而使單一量子點具備白光發(fā)射能力。第二種白光量子點為雙摻雜量子點，如Mn∶ZnSe/Cu∶ZnS

4、及Ag，In∶ZnSe量子點。這種類型量子點采用多種雜質(zhì)離子共摻雜技術(shù)調(diào)制出白色熒光。這些工作為摻雜量子點的光學性質(zhì)調(diào)控提供了新的可行辦法，同時也為LED領(lǐng)域提供了多種無毒的白色發(fā)光材料。
　　研究了水溶性量子點熒光pH敏感機理，發(fā)現(xiàn)量子點熒光的變化與量子點表面配體的擴散及吸附過程密切相關(guān)。進一步利用不同pH下離子在量子點表面擴散和吸附過程的差異，首次設(shè)計了一種Mn(Ⅱ)離子敏感的量子點探針。該量子點探針具有良好的特異性，能夠在多

5、種離子共存的復雜環(huán)境中實現(xiàn)Mn(Ⅱ)離子的超靈敏檢測，其檢出限為10nmol/L-5μmol/L。該工作不僅填補了量子點探針在Mn(Ⅱ)離子超靈敏檢測領(lǐng)域中的空白，也解決了量子點探針特異性差的問題，為量子點探針在生物體內(nèi)原位檢測打下技術(shù)基礎(chǔ)。
　　首次制備出水溶性ZnTe納米顆粒，發(fā)現(xiàn)ZnTe納米顆粒的成功制備與溶液pH及配體種類密切相關(guān)。合適的溶液pH值，如pH在5.9-7.1之間和pH大于10.0，可避免形成Zn(OH)2沉淀