ⅡB-ⅥA族纳米粒子的合成、表征及其研究应用.pdf

中文摘要 中文摘要 半导体量子点是有着特殊物理、化学性质的一类三维受限原子簇。近几年 来，量子点由于在生物、材料化学以及医学方面的广泛应用而引起人们的研究 兴趣。有关IIB-VIA族半导体量子点的合成和应用一直以来都是研究的热点。 其中，CdS和CdTe是研究得最多的I／B-VIA族半导体量子点。本论文在水相条 子。在此基础上，发展了以水溶性CdS量子点作为离子探针和纳米复合材料的 应用。CdTe量子点的稳定性和量子产率由于被Cd(OH)2壳层的包覆而大大提 高。并且，可以通过一种衙便的水浴方法控*,JCd(OHh壳层的厚度而实现 CdTe／Cd(OI-I)2核壳结构纳米粒子荧光光谱可调。本论文的主要研究内容如下： (1)综述了有关量子点的基本理论和独特光谱性质，目前量子点的合成方法 以及其在科学领域的广泛应用。 米粒子，同时采用透射电镜图(Ⅱ|M)、X一射线衍射图(Ⅺ①)、傅 立叶转换红外光谱(FT-IR)、荧光以及紫外吸收光谱对该纳米粒子进 行表征。L-cysteine有效的吸附到Cds纳米粒子表面，阻止了纳米粒子的 生长和团聚，并且实现了纳米粒子的水溶性。讨论了反应中反应物的摩 尔比和温度对CdS纳米粒子光谱性质的影响。这种水相合成纳米粒子的 方法非常安全、廉价、重复性好、容易操作并且不需要特殊的装置，使 得大批量生产量子点纳米粒子成为可能。同时，发展了一种采用 Lcy如ine包覆的水溶性cds纳米粒子作为荧光探针检测无机H矿的荧 光分析法。L．cyeteim包覆的cds纳米粒子的荧光强度与加入的H矿浓度 nm处观察到纳米粒子最大的荧光强 关系很大。在pH为7．4时，位于495 度由于H矿的加入而发生猝灭。在最优化的条件下，体系猝灭的荧光强 中文摘要 nmol nmol 度增加与16 L-1到112L-1之间的H矿+浓度的增加成线性关 系。检测限为2．4nmolL-1。大部分金属离子在高浓度范围内对检测的干 扰很小。该方法能应用于水溶液中痕量H92+的检测。 (3)提出了一种简便的方法在水相条件下将Cds纳米粒子原位静电自组装 到氧化的多壁定向碳纳米管(aligned-MWOCrs)表面。这种方法非常容易 操作并且能够形成稳定的、水溶性CdS／aligned-MWCNT异质结构。采用 对该CdS／aligned．MwCNT纳米复合异质结构进行了表征。该纳米复合异 质材料的荧光光谱以及紫外吸收光谱性质表明，有光电子CdS纳米粒 子转移弛igned-MWCNTs，预示该异质材料在光电池、光催化以及太 阳能转化方面的广阔应用前景。 ． (4)发展了一种条件温和的水相法制备光谱可调、高稳定性以及高量子产率 的水溶性CdTe／Cd(OH)2核壳结构纳米粒子。通过将CdTe纳米粒子在碱 性条件下温浴，改变水浴时间可以方便控制cd(OH)2壳层厚度，从而实 现CdTe／Cd(OH)2核壳结构纳米粒子的激发荧光颜色由蓝紫色渐变到橙 红色。采用TEM、高分辨TEM、XRD、荧光光谱以及紫外．可见光谱对 核壳结构纳米粒子良好的水溶性使得其在生物标记方面有应用前景。该 方法简单、条件温和，提供了一种简单的途径合成光谱可调的金属氢氧 化物包覆的核壳结构纳米粒子。 关键词：CdS；CdTe；纳米粒子；荧光；离子探针；纳米复合材料 Ⅱ Abstract Semiconductor of akindthree-dimensionalconfined dot(QD)is quantum clusterwithsom