水溶性納米晶的微波制備與表征.pdf

1、半導(dǎo)體納米晶(量子點)是一類由Ⅱ-Ⅵ族或Ⅲ-Ⅴ族元素組成的半徑小于或接近激子波爾半徑的半導(dǎo)體納米粒子。由于量子尺寸效應(yīng)和介電限域效應(yīng)的影響,量子點相對傳統(tǒng)熒光染料具有熒光強度高、熒光光譜窄且對稱和抗光漂白性強等優(yōu)點,使得量子點作為新型熒光探針在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域具有非常誘人的應(yīng)用前景。
　　 半導(dǎo)體納米晶主要可由有機相和水相兩種方法制備得到。有機相方法制備的納米晶具有熒光量子效率高(40-80％),尺寸分布窄等優(yōu)點,但其制備條件要求嚴(yán)

2、格,所用試劑毒性較大,而且納米晶不具有水溶性,需要經(jīng)過復(fù)雜的修飾才能用于生物應(yīng)用。相比較而言,水相制備方法具有操作簡單、成本低和毒性小等優(yōu)點,而且所制備得到的納米晶具有良好的水分散性,可直接應(yīng)用到生物領(lǐng)域。遺憾的是,采用傳統(tǒng)水相方法制備得到的納米晶通常熒光量子效率較低(10-30％),且半峰寬較寬(>35 nm),從而很大程度上限制了其在生物領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用和研究。
　　 基于上述分析,本論文發(fā)展了微波輻射方法在水相中直接快速制備

3、得到具有優(yōu)良光譜性能的水溶性CdTe量子點(熒光量子效率:40-80％,半峰寬:30-50 nm);與此同時,針對CdTe量子點最大發(fā)射峰波長通常為500-610 nm的局限,進一步采用微波輻射方法制備得到發(fā)光顏色為藍(lán)色(最大發(fā)射峰波長:360-410nm)的水溶性ZnSe量子點,從而實現(xiàn)了采用微波輻射方法制備得到發(fā)光顏色覆蓋全可見光范圍的水溶性量子點。
　　 在此基礎(chǔ)上,本論文采用光輻射的方法,實現(xiàn)了在CdTe和ZnSe量子點

4、表面外延生長一層殼結(jié)構(gòu),得到具有良好水分散性的CdTe/cdS和ZnSe/ZnS核-殼結(jié)構(gòu)量子點,由于殼可以有效減少量子點的表面缺陷,因此所制備得到的核-殼結(jié)構(gòu)量子點光譜性能得到進一步提高。
　　 具體而言,本論文主要取得了以下三點研究結(jié)果:
　　 一.采用微波輻射方法,快速制備得到具有優(yōu)良光譜性能的水溶性CdTe量子點,其熒光量子效率為40-8096,熒光光譜半峰寬最小值可達(dá)到27 nm;
　　 二.采用微波輻

5、射方法,快速制備得到發(fā)光顏色為藍(lán)色的水溶性ZnSe量子點,從而有效彌補了CdTe量子點發(fā)光顏色僅為綠色到紅色的局限,實現(xiàn)了微波方法制備發(fā)光波長覆蓋全可見波長的水溶性量子點;
　　 三.采用光輻射方法,對所制備的CdTe和ZnSe量子點進行表面修飾,在其表面外延生長一層殼結(jié)構(gòu),從而進一步減少了量子點的表面缺陷,得到具有優(yōu)良光譜性能的水溶性CdTe/CdS(熒光量子效率:98％,熒光光譜半峰寬:27 nm)和ZnSe/ZnS量子點(

6、熒光量子效率:55％,熒光光譜半峰寬:21 nm),該熒光量子效率也為目前上國際上報道的最好水溶性量子點光譜數(shù)據(jù)。
　　 綜上所述,本論文采用微波輻射方法快速制備發(fā)光波長覆蓋全可見波長范圍的水溶性量子點,并采用微波輻射和光輻射的方法成功在量子點表面外延生長一層CdS(ZnS)殼結(jié)構(gòu),得到具有優(yōu)良光譜性能的水溶性核-殼結(jié)構(gòu)量子點。因此,本論文的研究對于在水相中直接快速制備性能優(yōu)良水溶性量子點具有良好的指導(dǎo)意義,并為將水溶性量子點進