量子點的制備方法

1、量子點的制備方法綜述及展望量子點的制備方法綜述及展望來源:1前言在最近的幾十年里，量子點（QDs）即半導(dǎo)體納米晶體（NCs）由于具有獨特的電子和發(fā)光性質(zhì)以及量子點在生物標(biāo)記發(fā)光二極管，激光和太陽能電池等領(lǐng)域的應(yīng)用成為大家關(guān)注的焦點。中國碩士論文網(wǎng)提供大量免費英語論文。量子點尺寸大約為110納米，它的尺寸和形狀可以精確的通過反應(yīng)時間、溫度、配體來控制。當(dāng)量子點尺寸小于它的波爾半徑的時候，量子點的連續(xù)能級開始分離，它的值最終由它的尺寸決定。

2、隨著量子點的尺寸變小，它的能隙增加，導(dǎo)致發(fā)射峰位置藍移。由于這種量子限域效應(yīng)，我們稱它為“量子點”。1998年Alivisatos和Nie兩個研究小組首次解決了量子點作為生物探針的生物相容性問題他們利用MPA將量子點從氯仿轉(zhuǎn)移到水溶液，標(biāo)志著量子點的生物應(yīng)用的時代的到來。目前，量子點最引人矚目的的應(yīng)用領(lǐng)域之一就是在生物體系中做熒光探針。與傳統(tǒng)的有機染料相比，量子點具有無法比擬的發(fā)光性能，比如尺寸可調(diào)的熒光發(fā)射，窄且對稱的發(fā)射光譜寬且連續(xù)

3、的吸收光譜，極好的光穩(wěn)定性。通過調(diào)節(jié)不同的尺寸，可以獲得不同發(fā)射波長的量子點。窄且對稱的熒光發(fā)射使量子點成為一種理想的多色標(biāo)記的材料。由于寬且連續(xù)的吸收光譜，用一個激光源就可以同時激發(fā)一系列波長不同熒光量子點量子點良好的光穩(wěn)定性使它能夠很好的應(yīng)用于組織成像等。碩士網(wǎng)為你提供計算機碩士論文。量子點集中以上諸多優(yōu)點是十分難得的，因此這就要求我們制備出寬吸收帶，窄且對稱的發(fā)射峰，高的量子產(chǎn)率穩(wěn)定和良好生物兼容性的穩(wěn)定量子點?，F(xiàn)在用作熒光探針的

4、量子點主要有單核量子點（CdSe，CdTe，CdS）和核殼式量子點（CdSeZnS[39]CdSeZnSe[40]）。量子點的制備方法主要分為在水相體系中合成和在有機相體系中合成。本文主要以制備量子點的結(jié)構(gòu)及合成方法為主線分為兩部分：第一部分綜述了近十幾年量子點在有機相中的制備方法的演變歷程，重點包括前體的選擇，操作條件和合成量子點結(jié)構(gòu)。第二部分介紹了近十幾年量子點在水相中制備方法的改進歷程，重點包括保護劑的選擇及水熱法及微波輔助法合成

5、方法。2在有機體系中制備在有機相中制備量子點主要采用有機金屬法，有機金屬法是在高沸點的有機溶劑中利用前軀體熱解制備量子點的方法，即將有機金屬前軀體溶液注射進250～300℃的配體溶液中，前軀體在高溫條件下迅速熱解并成核，晶核緩慢生長成為納米晶粒。通過配體的吸附作用阻滯晶核生長，并穩(wěn)定存在于溶劑中。配體所采用的前軀體主要為烷基金屬（如二甲基隔）和烷基非金屬（如二三甲基硅烷基硒）化合物，主配體為三辛基氧化膦（TOPO），溶劑兼次配體為三辛基

6、膦（TOP）。這種方法制備量2004年，Li等利用Zn的脂肪酸鹽硬脂酸鋅作為Zn前體在ODE中制得了高度單分散的ZnS和ZnSe量子點量子產(chǎn)率高到50％，半峰寬只有14nm。但是試驗中，仍然用到TOPO溶解Se粉，沒有真正實現(xiàn)替代有機溶劑。近年來，又出現(xiàn)了另外一種長烷基鏈烷烴液體石蠟，橄欖油作溶劑的報道，與TOPO及ODE等有機溶劑相比，液體石蠟和橄欖油價格更低廉。2006年，Sapra等利用橄欖油同時作為溶劑和配體制得了高度單分散的C

7、dSe納米晶粒合成量子點尺寸在2.3～6.0nm，所對應(yīng)的光譜范圍485～640nm，但是量子產(chǎn)率偏低只有10%～15%。2007年，Dai等同樣用橄欖油同時作為溶劑和配體合成高度分散的ZnSe納米晶體和納米花，整個操作過程簡單，不需除氧操作，所用試劑綠色環(huán)保，重現(xiàn)性好，他們不僅報導(dǎo)了一種新穎的ZnSe納米花合成方法并且提出了納米花合成的機理。2005年，唐等采用液體石蠟作為Se的溶劑，油酸作為配體，溶解CdO形成Cd前體溶液。在劇烈攪

8、拌的條件下，Se可溶于高溫液體石蠟(220℃)中形成Se前體溶液，將Cd前體溶液快速注入到Se前體溶液中反應(yīng)制得了CdSe量子點，量子產(chǎn)率可以達到60%。利用這種合成方法，邢等[26]合成了高質(zhì)量的CdTe量子點，利用這種方法制得的CdTe量子點均為立方閃鋅礦結(jié)構(gòu)粒徑范圍為3～7nm最大發(fā)射波長在570～720nm范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)，熒光量子產(chǎn)率最高達到65%，重要的是發(fā)現(xiàn)量子點在15～60℃具有良好的熱穩(wěn)定性，有利于生物領(lǐng)域中的應(yīng)用。同年

9、他們成功地將這種油溶性CdSe量子點通過溶脹的方法包入多孔聚苯乙烯微球中形成性能優(yōu)異的水溶性熒光微球[27]。此外，2007年，Liao等采用液體石蠟作溶劑，油酸作反應(yīng)媒介在較低溫度170℃時制得高度單分散的CdSe量子點，但是量子產(chǎn)率較低。2.2核殼式量子點量子點熒光的產(chǎn)生，是由于吸收激發(fā)光以后產(chǎn)生電荷載體的重組。如果制備的量子點有大量的缺陷，就會發(fā)生電荷載體的無輻射重組，嚴(yán)重影響量子產(chǎn)率；如果缺陷僅位于粒子的表面，可以通過化學(xué)方法來

10、改善這些缺陷。因此人們想到用長鏈烷烴作表面活化劑，提高量子產(chǎn)率，但是有機配體很難同時鈍化量子點表面的陰離子和陽離子，對無機材料來說，不僅可消除表面陰陽離子，而且產(chǎn)生新的納米晶體[29]。實驗結(jié)果表明量子點的熒光性質(zhì)確實可以通過表面修飾，特別是在在半導(dǎo)體量子點核上外延生長另一種晶格匹配、寬帶隙的殼材料對于半導(dǎo)體量子點的穩(wěn)定性和可加工性有很大的改善作用。這樣，當(dāng)光作用到量子點時形成的電子和空穴就會被限域于核材料內(nèi)部，從而減少了非輻射復(fù)合，提

11、高半導(dǎo)體材料的光致發(fā)光和電致發(fā)光性能，同時抗光氧化能力、化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性都得到顯著提高。1995年，Hines等[38]以Zn(CH3)2(二甲基鋅)和(TMS)2S(六甲基二硅硫烷)作為Zn前體和S前體，用有機金屬法制備出了CdSeZnS核殼結(jié)構(gòu)的量子點。包覆層ZnS消除了原子表面的懸掛鍵，減小了量子點發(fā)生團聚的可能，使其在室溫下的量子產(chǎn)率有了顯著的提高，可以達到50%。1996年，Bawendi等[39]又利用Z2(二乙基鋅)和

12、(TMS)2S作為Zn前體和S前體，在CdSe的表面包覆了ZnS，有效的限制了載流子，可以將CdSe在室溫下的量子產(chǎn)率提高到40～50%左右。盡管當(dāng)時大家的研究集中在ZnS包裹的CdSe量子點上，由于CdSe與ZnS晶格失配度較大（≈12%），因此造成在量子點表面形成新的缺陷，使調(diào)高量子產(chǎn)率程度有限。但是殼材料CdS（≈3.9%），ZnSe(≈6.3%)與CdSe核的晶格失配度相對較小，而且ZnSe量子點的熒光發(fā)射光譜范圍在從藍光到紫外