Ⅱ-Ⅵ族核壳量子点和荧光纳米复合材料的制备及其荧光标记应用

来源 :北京化工大学 | 被引量 : 3次 | 上传用户:davidchen19
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半导体量子点(1-10nm)是一类尺寸介于单个分子与体相材料之间的纳米晶,由于具有独特的表面效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应等,使其具有不同于对应体相材料的光学特性,在发光材料、生物标记、光电化学传感器、太阳能电池等方面具有广泛的应用。具有荧光性能的半导体量子点比常规有机染料具有激发光谱宽、发射光谱窄、耐光漂白、生物相容性好等优点。目前,水相合成量子点的方法因其操作简便、成本低、毒性小且可以直接使用,是制备量子点的研究重点。在本论文中,采用水相方法合成了具有良好荧光性能的CdTe/CdSe和ZnSe/ZnS核壳量子点,并对其制备工艺,材料结构和荧光性能进行了系统的研究,并对其指纹助显效果进行了评价。另外采用简单离子交换的方法,将CdTe量子点引入蒙脱土(MMT)层间,系统的研究了不同的制备工艺条件对CdTe/MMT粉体荧光性能的影响,并尝试将其复合到聚丙烯高分子材料中。研究结果如下:1、采用水相合成法,分别以巯基乙酸、巯基丁二酸、L-半胱氨酸为修饰剂,碲粉、硒粉、亚硫酸钠和氯化镉为原料,合成了粒径约5nm的水溶性CdTe/CdSe量子点溶液。通过对反应时间、物料配比等的调节,得到荧光发射波长从500-700nm可调的多色量子点。在最佳反应条件下,CdTe/CdSe量子点发射波长为610nm,量子产率为16.3%。CdTe/CdSe核壳量子点用做指纹助显试剂,在短时间内能够与指纹物质结合,得到清晰的红色指纹图谱,能够显示出指纹细节,对油潜指纹显现有良好的适用性。2、以硒粉、亚硫酸钠、ZnCl2为原料,巯基乙酸和巯基丁二酸为修饰剂,在紫外光照下合成了分散均匀的ZnSe/ZnS量子点水溶液,对反应时间、光照时间及[Zn/Se]比进行优化,当使用巯基丁二酸为稳定剂,[Zn/Se]=1时,紫外照射80min,得到的ZnSe/ZnS量子点荧光强度最高,得到ZnSe/ZnS量子点的荧光波长在380-420nm可调,可以较清晰的对指纹助显,显现蓝色指纹图像。3、以蒙脱土为载体,对CdTe量子点进行分散。通过对不同合成工艺与不同蒙脱土原料的反应条件对比,发现使用有机蒙脱土,离子交换的方法制备的CdTe/MMT复合荧光材料的性能最好,HRTEM表明CdTe均匀的分散在蒙脱土的硅酸盐层结构中间,并且蒙脱土极大地增强了量子点的热稳定性,可以通过共混挤出工艺将其复合到聚丙烯材料中,形成具有较强荧光特性的CdTe/MMT-聚丙烯复合材料。
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