碲化镉量子点的合成实验

碲化镉量子点的合成实验答辩人：习再益专业：化学工程与工业学号：201131204052指导老师：万静碲化镉量子点的合成实验•量子点简介•量子点的主要应用•量子点碲化镉的合成实验量子点简介•量子点定义•量子点的理化性质•量子点的光学性质量子点定义•当半导体材料降至一定临界尺寸后，电子在三维上的运动受了到限制，表现出量子局限效应，这类材料都称为量子点（quantumdots，QDs）。量子点有类似原子的不连续电子能级结构，因此又被称为“人造原子”。量子点的理化性质•量子点的结构对载流子（如电子、空穴和激子）有强三维量子限制作用，使量子点表现出一系列理化性质，如量子尺寸效应、量子隧穿效应、量子干涉效应和库仑阻塞效应等，控制量子点的几何形状和尺寸大小，可以改变电子结构状态，就能对量子点的电学和光学性质进行“剪裁”，实现量子点材料的广泛应用。（1）宽吸收峰：能吸收所有比它第一发射波长更短的“较蓝”的光。（2）窄发射峰：具有非常窄且十分对称的荧光发射光谱。（3）大斯托克斯位移：消除激发光和散射光背景干扰。（4）光稳定性：抵抗紫外线、化学物质、生物代谢对其的降解。量子点的光学性质（5）高量子效率：荧光强度大，发光时间长，便于长期跟踪和保存结果。（6）发射波长尺寸可调：可以控制量子点大小或组成合成任意所需发射波长的量子点，同时达到检测多种指标的要求。量子点的主要应用•电子器件上的应用•生物医学上的应用电子器件上的应用•由量子点与共轭聚合物组成的复合材料可以用来制备性能优异的发光二极管、量子点激光器、自旋电子器件等。生物医学上的应用•（1）生物探针：量子点在生物体内具有很好的生物相容性和稳定性，与染料分子或发光基团结合后可作为变光探针对细胞进行标记和成像。•（2）筛选药物：将不同颜色的量子点与药物的不同靶分子结合，可一次性检测药物的作用靶分子。•（3）超灵敏检测：例如，在量子点表面接上巯基乙酸，从而是量子点既具有水溶性，还能与生物分子结合，通过光致发光检测出量子点，从而使生物分子识别一些特定的物质。•（4）医学成像：将某些在红外区发光的量子点标记到组织或细胞内的特异组分上，并用红外光激发，就可以通过成像检测的方法来研究组织内部的情况，达到诊断的目的。量子点碲化镉的合成实验•实验目的•实验方法、原理•实验主要仪器设备•实验结果与讨论（1）采用水热合成法合成水相的碲化镉量子点（2）通过反应时间、反应温度、反应物配比、pH值变化来研究外部条件对量子点生成的影响实验目的实验方法、原理•本实验制备碲化镉采用的方法是水热法。水热法是在封闭的反应釜中，以水为溶剂，在高温位高压下进行的化学反应。•实验以碲粉作为反应原料，使碲粉与硼氢化钠还原后生成碲氢化钠，加入到硝酸镉，引入巯基后在高温高压下稳定即可得到产品。实验主要试剂、仪器•主要药品：硝酸镉、3-巯基丙酸(MPA)、Te粉、硼氢化钠、氢氧化钠等。•主要仪器：电热恒温干燥箱、水热釜、紫外分光光度计、荧光光谱仪等。实验结果与讨论•随着反应时间的延长，日光灯下水相CdTe量子点的颜色从橙色、黄色变为红色，紫外灯下发绿光、橙光和黄光。电镜下的量子点量子点电镜图1量子点电镜图2反应条件的影响•反应时间的影响•MPA量的影响•前体浓度的影响•pH的影响•随着反应时间的延长，其他条件不变的情况下，其紫外吸收峰和荧光发射均发生逐渐红移现象，这表明了CdTe量子点在不断生长，粒径逐渐增大。反应时间的延长，可得到其荧光发射峰分逐渐变宽、平坦，在发射峰在范围内的半峰宽逐渐变宽。5005506006500100200300400500600700800intensity(a.u.)wavelength(nm)50min60min70min300350400450500550600650Abswavelength(nm)50min60min70min反应时间的影响MPA量的影响MPA用量为0.43mmol、0.7mmol、0.93mmol时，在575nm、530nm、525nm处有吸收峰，在610nm、530nm、525nm处有发射峰。MPA的用量为0.7mmol时，荧光最强。可以发现，MPA用量少，会使镉合物表面巯基减少，使反应速率加快，量子点尺寸变大，出现红移现象。450500550600650700intensity(a.u.)wavelength(nm)MPA=0.47molMPA=0.7molMPA=0.93mol300350400450500550600650Abswavelength(nm)MPA=0.43mmolMPA=0.7mmolMPA=0.93mmol•前体浓度为0.3mM和0.5mM时，一定的时间下发射峰位都在575nm，两者基本一致，说明了前体浓度对CdTe量子点的生长尺寸影响不是很大。从0.3mM增加到0.5mM时，量子点荧光强度明显增强，这说明适当增大前体浓度，会使量子点生长速率加快，生成的CdTe量子点也较多，从而荧光强度较强。450500550600650700intensity(a.u.)wavelength(nm)0.3mM0.5mM300350400450500550600650intensity(a.u.)wavelength(nm)0.3mM0.5mM前体浓度的影响•Ph从6.5至10.5变化时，荧光发射峰发生了红移现象，半峰宽由窄变宽。随着pH体系的变化，量子点的发光强度呈现先增加后下降的趋势，在pH为8.5时荧光达到最强。400450500550600650700intensity(a.u.)wavelength(nm)pH=6.5pH=7.5pH=8.5pH=10.5300350400450500550600650Abswavelength(nm)pH=6.5pH=7.5pH=8.5pH=11pH的影响谢谢聆听，答辩完毕！