ⅡB-ⅥA族納米粒子的合成、表征及分析應(yīng)用.pdf

1、半導(dǎo)體量子點(diǎn)是有著特殊物理、化學(xué)性質(zhì)的一類三維受限原子簇。近幾年來，量子點(diǎn)由于在生物、材料化學(xué)以及醫(yī)學(xué)方面的廣泛應(yīng)用而引起人們的研究興趣。有關(guān)ⅡB-ⅥA族半導(dǎo)體量子點(diǎn)的合成和應(yīng)用一直以來都是研究的熱點(diǎn)。其中，CdS和CdTe是研究得最多的ⅡB-ⅥA族半導(dǎo)體量子點(diǎn)。本論文在水相條件下，以L-cysteine為穩(wěn)定劑直接合成了CdS和CdTe/Cd(OH)<,2>核殼結(jié)構(gòu)納米粒子。在此基礎(chǔ)上，發(fā)展了以水溶性CdS量子點(diǎn)作為離子探針和納米復(fù)合

2、材料的應(yīng)用。CdTe量子點(diǎn)的穩(wěn)定性和量子產(chǎn)率由于被Cd(OH)<,2>殼層的包覆而大大提高。并且，可以通過一種簡便的水浴方法控制Cd(OH)<,2>殼層的厚度而實(shí)現(xiàn)CdTe/Cd(OH)<,2>核殼結(jié)構(gòu)納米粒子熒光光譜可調(diào)。本論文的主要研究內(nèi)容如下： (1)綜述了有關(guān)量子點(diǎn)的基本理論和獨(dú)特光譜性質(zhì)，目前量子點(diǎn)的合成方法以及其在科學(xué)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。 (2)在室溫水溶液條件下，利用一步直接合成水溶性L-cysteine包覆的

3、CdS納米粒子，同時(shí)采用透射電鏡圖(TEM)、X-射線衍射圖(XRD)、傅立葉轉(zhuǎn)換紅外光譜(FT-IR)、熒光以及紫外吸收光譜對該納米粒子進(jìn)行表征。L-cysteine有效的吸附到CdS納米粒子表面，阻止了納米粒子的生長和團(tuán)聚，并且實(shí)現(xiàn)了納米粒子的水溶性。討論了反應(yīng)中反應(yīng)物的摩爾比和溫度對CdS納米粒子光譜性質(zhì)的影響。這種水相合成納米粒子的方法非常安全、廉價(jià)、重復(fù)性好、容易操作并且不需要特殊的裝置，使得大批量生產(chǎn)量子點(diǎn)納米粒子成為可能。

4、同時(shí)，發(fā)展了一種采用L-cyeteine包覆的水溶性CdS納米粒子作為熒光探針檢測無機(jī)Hg<'2+>的熒光分析法。L-cyeteine包覆的Cds納米粒子的熒光強(qiáng)度與加入的Hg<'2+>濃度關(guān)系很大。在pH為7.4時(shí)，位于495 nm處觀察到納米粒子最大的熒光強(qiáng)度由于Hg<'2+>的加入而發(fā)生猝滅。在最優(yōu)化的條件下，體系猝滅的熒光強(qiáng)度增加與16 nmol L<'-1>到112 nmol L<'-1>之間的Hg<'2+>濃度的增加成線性關(guān)

5、系。檢測限為2.4 nmol L<'-1>。大部分金屬離子在高濃度范圍內(nèi)對檢測的干擾很小。該方法能應(yīng)用于水溶液中痕量Hg<'2+>的檢測。 (3)提出了一種簡便的方法在水相條件下將CdS納米粒子原位靜電自組裝到氧化的多壁定向碳納米管(aligned-MWCNTs)表面。這種方法非常容易操作并且能夠形成穩(wěn)定的、水溶性CdS/aligned-MWCNT異質(zhì)結(jié)構(gòu)。采用TEM、高分辨TEM、能量色散X-射線光譜(EDS)、XRD以及FT

6、-IR對該CdS/aligned-MWCNT~內(nèi)米復(fù)合異質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征。該納米復(fù)合異質(zhì)材料的熒光光譜以及紫外吸收光譜性質(zhì)表明，有光電子自CdS納米粒子轉(zhuǎn)移到aligned-MWCNTs，預(yù)示該異質(zhì)材料在光電池、光催化以及太陽能轉(zhuǎn)化方面的廣闊應(yīng)用前景。 (4)發(fā)展了一種條件溫和的水相法制備光譜可調(diào)、高穩(wěn)定性以及高量子產(chǎn)率的水溶性CdTe/Cd(OH)<,2>核殼結(jié)構(gòu)納米粒子。通過將CdTe納米粒子在堿性條件下溫浴，改變水浴時(shí)間可

7、以方便控制Cd(OH)<,2>殼層厚度，從而實(shí)現(xiàn)CdTe/Cd(OH)<,2>核殼結(jié)構(gòu)納米粒子的激發(fā)熒光顏色由藍(lán)紫色漸變到橙紅色。采用TEM、高分辨TEM、XRD、熒光光譜以及紫外.可見光譜對所得到的CdTe/Cd(OH)<,2>核殼結(jié)構(gòu)納米粒子進(jìn)行了表征。CdTe/Cd(OH)<,2>核殼結(jié)構(gòu)納米粒子良好的水溶性使得其在生物標(biāo)記方面有應(yīng)用前景。該方法簡單、條件溫和，提供了一種簡單的途徑合成光譜可調(diào)的金屬氫氧化物包覆的核殼結(jié)構(gòu)納米粒子。