碳量子点的制备及其发光聚合物基复合材料的研究_黄佳佳
2013年10月12日-16日2013年全国高分子学术论文报告会中国上海GP-095
溶剂添加剂对溶液加工的小分子本体异质结太阳能电池的形貌调控*
王洪宇，高君，赖衍帮
上海大学化学系，上海，200444
有机小分子具有明确的分子结构、确定的分子量、容易分离提纯和较好的器件重复性等优点，使其在有机太阳能电池中受到越来越多的关注。本体异质结太阳能电池中，活性层的分相结构直接影响激子的分离，载流子的传输和再结合等。由于小分子化合物的分子量低，溶液粘度小，溶液加工（比如，溶液旋涂）的方法制备的小分子本体异质结的相分离形貌较难控制。研究表明直接将聚合物本体异质结的形貌调控方法移植到小分子上并不适合。我们制备了受体-给体-受体-给体-受体结构的小分子化合物CNDPP，利用GIXD和TEM详细研究了不同比例的溶剂添加剂1,8-二碘辛烷对CNDPP:PC71BM活性层形貌的影响。研究表明，增加添加剂的含量可以同时增加CNDPP在（100）和（010）晶面的结晶尺寸；加入3 v%的1,8-二碘辛烷时可以形成~50 nm左右的分相结构，并且此时可以获得最高的光电转换效率4.71%，短路电流13.6 mA·cm-2, 开路电压0.72 V，填充因子47.6%。
关键词：添加剂，溶液旋涂，形貌调控，本体异质结太阳能电池
*国家自然科学基金（61204020）资助
GP-096
碳量子点的制备及其发光聚合物基复合材料的研究*
黄佳佳，容敏智，章明秋
中山大学聚合物复合材料及功能材料教育部重点实验室，广州 510275 以L-抗坏血酸为碳源，以有机硅单体N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷（KH791）作为催化剂、稳定剂和钝化剂，在水和乙醇的混合溶液中经一步法制备出高质量的荧光碳量子点。本方法制备的碳量子点具有独特的发光性能和较高的荧光量子点效率，KH791对碳量子点的形成有促进作用，并充当稳定剂以有效阻止碳量子点的团聚，当除去溶剂后，KH791通过水解缩合反应与碳量子点形成有机-无机杂化材料。此材料不仅保留了碳量子点的发光性能，同时还容易加工成型。我们将此材料作为下转换层（LDS）旋涂在聚合物-富勒烯异质结太阳能电池表面，增加其对太阳光中紫外部分的吸收，提高电池整体的光电转换效率，最大能提高12%左右。
关键词：碳量子点，复合材料，发光，太阳能电池
*国家自然科学基金项目（51273214, 20874117, 50573093, U0634001, 51073176）资助 541
量子点LED
量子点LED专题报告 一、什么是量子点LED？ 量子点LED是把有机材料或者LED芯片和高效发光无机纳米晶体结合在一起而产生的具有新型结构的量子点有机发光器件。相对于传统的有机荧光粉，量子点具有发光波长可调（可覆盖可见和近红外波段）、荧光量子效率高（可大于90%）、颗粒尺寸小、色彩饱和度高、可 低价溶液加工、稳定性高等优点，尤其值得注意的是高色纯度的发光使得其色域已经可以超过HDTV标准色三角。因此基于量子点的发 光二极管，有望应用于下一代平板显示和照明。
表征量子点的光电参数: 1、光致发光谱（PL谱）：光致发光谱反映的是发射光波长与发光强度的关系。从PL谱上可以得到发光颜色的单色性、复合发光的机制、量子点的颗粒尺寸大小及分布均匀性、本征发射峰波长等基本光学信息。量子点光致发光谱的半高宽越窄，说明量子点的发光单色性越好，器件的缺陷和杂质复合发光越少。 2、紫外可见吸收谱：量子点的紫外可见吸收谱反映的是量子点对不同波长光的吸收程度，从谱中吸收峰的位置可计算出量子点的禁带宽度。量子点吸收谱的第一吸收峰与光致发光谱的发射峰的偏移是斯托
克斯位移，斯托克斯位移越大，量子点的自吸收越弱，量子点的荧光强度越高。 3、光致发光量子产率：量子点溶液的光致发光量子产率是通过与标准荧光物质（一般用罗丹明6G）的荧光强度对比而测出。量子点高的量子产率能有效提升器件的发光效率，但纯核量子点沉积成薄膜后量子产率将比在溶液中的量子产率下降1到2个数量级。量子点也存在荧光自淬灭现象，这是由存在于不均匀尺寸分布的量子点中的激子通过福斯特能量转移到非发光点进行非辐射复合所引起。 二、量子点LED在照明显示中的应用方案 量子点的发射峰窄、发光波长可调、荧光效率高、色彩饱和度好，非常适合用于显示器件的发光材料。量子点LED在照明显示领域中的应用方案主要包括两个方面：a、基于量子点光致发光特性的量子点背光源技术（QD-BLU，即光致量子点白光LED）；b、基于量子点电致发光特性的量子点发光二极管技术（QLED）。
量子点电化学、电化学发光共振能量转移及磁球修饰Ru(bpy)(精)
量子点电化学、电化学发光共振能量转移及磁球修饰Ru（bpy）_3~（2+）的电化学发光分析 第一章中,我们通过示差脉冲伏安法研究了水溶液中巯基丙酸为配体的CdTe量子点的电化学性质,得到了三个电化学氧化过程(Al:0.36 V;A2:0.68V;A3:0.84V),并发现其中第一个电化学过程会被金属离子Mg~(2+)选择性的抑制,基于此建立了一种具有良好重现性的检测Mg~(2+)的电化学传感器,检测线性范围为4.00×10~(-5)mol/L～2.00×10~(-2)mol/L。第二章中,我们 引入电化学发光作为供体光源研究了一种新的共振能量转移体系-电化学发光共振能量转移体系(ECRET)。电化学发光试剂鲁米诺在过氧化氢存在的条件下,通过电化学反应发出中心波长为425nm的蓝色光充当能量供体;另外,选择最大发射峰为655nm的红色荧光量子点作为能量受体。当向电极上施加一电位时,电化学发光供体将能量转移给量子点受体,产生高效的电化学发光共振能量转移。ECRET技术可被应用于研究蛋白质和核酸等生物分子间的相互作用,免疫分析及DNA分析。第三章中,我们以Ru(bpy)_2(dcbpy)NHS作为ECL标记物,将电化学 发光DNA分析法和磁球放大技术及碳纳米管增强技术相结合,发展了一种超灵敏的检测DNA的电化学发光检测方法。该法中亚微米磁球表面因为修饰了大量的发光体分子而起到信号放大的作用;碳纳米管作为辅助电极材料,增加了发光体分子与电极的接触面积,进一步放大信号。实验中我们利用捕捉探针上修饰的生物素与微孔板基底上的链酶亲和素的反应将捕捉探针固定在基底表面,然后经DNA杂交反应、生物素与链霉亲和素的特异性反应等最终形成磁球-检测DNA-目标DNA-捕捉DNA三明治式复合物,然后进行解离。利用Ru(bpy)_2(dcbpy)NHS 上的酯基与磁球上的链霉亲和素之间的结合反应将ECL标记物标记到磁球表面,实验时将修饰了ECL标记物的磁球与碳纳米管混合再用磁铁固定到Au电极表面。在三丙胺存在的条件下进行ECL检测,在1.35V得到最大的电化学发光强度(I_(m,ECL))。利用I_(m,ECL),我们可以实现对DNA的检测。利用链霉亲和素 修饰的磁球(SA-SMBs)可以增加一个目标分子对应的Ru(bpy)_3~(2+)分子的数量;利用CNTs包埋Ru(bpy)_3~(2+)-NHS-SA-SMBs来增加Ru(bpy)_3~(2+)分子 与电极的接触面积这两步放大作用,最终大大提高了Ru(bpy)_3~(2+)分子的电 化学氧化得到的第二个ECL波,从而提高了检测方法的灵敏度。利用这种方法,我们实现了对DNA的检测,线性范围为3.00×10~(-16) mol/L～1.00×10~(-13)mol/L。 同主题文章 [1]. 张成孝,漆红兰. 电化学发光分析研究进展' [J]. 世界科技研究与发展. 2004.(04) [2]. 张雯艳,阙肖冬,马兴刚,钱丽娜,潘维平,郭玉芹. 电化学发光在分析科学中的应用' [J]. 中国卫生工程学. 2002.(01) [3]. 张国芳,陈洪渊. 流动注射胶束电化学发光测定过氧化氢的研究' [J].
量子点发光材料综述
量子点发光材料综述 1.量子点简介 1.1量子点的概述 量子点(quantum dot, QD)是一种细化的纳米材料。纳米材料是指某一个维度上的尺寸小于100nm的材料，而量子点则是要求材料的尺寸在3个维度都要小于100nm[1]。更进一步的规定指出，量子点的半径必须要小于其对应体材料的激子波尔半径，其尺寸通常在1-10nm左右[2]。由于量子点半径小于对应体材料的激子波尔半径，量子点能表现出明显的量子点限域效应，此时载流子在三个向上的运动受势垒约束，这种约束主要是由静电势、材料界面、半导体表面的作用或是三者的综合作用造成的。量子点中的电子和空穴被限域，使得连续的能带变成具有分子特性的分离能级结构[1]。这种分离结构使得量子点有了异于体材料的多种特性以及在多个领域里的特殊应用。 1.2量子点的特性 由于量子点中载流子运动受限，使得半导体的能带结构变成了具有分子原子特性的分离能级结构，表现出与对应体材料完全不同的光电特性。 1.2.1 量子尺寸效应 纳米粒子中的载流子运动由于受到空间的限制，能量发生量子化，连续能带变为分立的能级结构，带隙展宽，从而导致纳米颗粒的吸收和荧光光谱发生变化[3]。这种现象就是典型的量子尺寸效应。研究表明，随着量子点尺寸的缩小，其荧光将会发生蓝移，且尺寸越小效果越显著[4]。 1.2.2 表面效应 纳米颗粒的比表面积为，也就是说量子点比表面积随着颗粒半径的减小而增大。量子点尺寸很小，拥有极大的比表面积，其性质很大程度上由其表面原子决定。当其表面拥有很大悬挂键或缺陷时，会对量子点的光学性质产生极大影响[5]。 1.2.3 量子隧道效应 量子隧道效应是基本的量子现象之一。简单来说，即当微观粒子(例如电子等)能量小于势垒高度时，该微观粒子仍然能越过势垒。当多个量子点形成有序
量子点qled深度解析
量子点QLED电视解析或成LED后又一背光革命 2014年12月04日 过去10年，液晶技术成为显示领域的唯一主宰，未来10年，被誉为次时代显示技术的OLED(Organic Light Emitting Diode，有机发光二极管)理应取缔液晶技术，成就一番霸业，就像当年液晶技术取缔体积庞大的CRT技术一样。然而，液晶技术并不愿坐以待毙，2015年将实现终极进化，如果您想知道什么才是液晶的“完美形态”，请不要错过这篇文章。 液晶是一种自身不能发光的物质，需借助要额外的光源才能工作，这一物理特性是无法改变的，因此液晶技术的“终极进化”自然需要从背光系统下手。液晶技术的背光系统主要经历了 CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp，冷阴极荧光灯管)和 WLED(White Light Emitting Diode，白色发光二极管)两个阶段。 量子点QLED将液晶技术进化至“完美的终极形态”
2015年，液晶技术将迎来背光系统的“终极进化”——量子点QLED 技术，无论是性能还是功耗都有革命性的突破，然而，考虑到液晶技术先天物理特性完全处于劣势，量子点QLED背光极有可能是继CCFL 背光和WLED背光之后，液晶发展史上的最后一次革命，这也是我们将其定义为“终极进化”的原因。 2015年：三星将引领量子点QLED技术做强做大内幕可靠消息，电视领域的龙头老大，三星将会在2015年推出基于量子点QLED背光技术的液晶电视(意味着三星将无限期搁浅OLED电视计划)，国产方面TCL最快年底就会上市量子点QLED电视产品，LG Display作为顶尖的液晶面板制造商，已经宣布量子点QLED 面板将会量产，此外还有京东方、华星光电等面板厂都会力挺量子
半导体量子点发光
. 半导体量子点发光 一、半导体量子点的定义 当半导体的三维尺寸都小于或接近其相应物质体相材料激子的玻尔半径（约5.3nm）时，称为半导体量子点。 二、半导体量子点的原理 在光照下，半导体中的电子吸收一定能量的光子而被激发，处于激发态的电子向较低能 级跃迁，以光福射的形式释放出能量。大多数情况下，半导体的光学跃迁发生在带边，也就是说光学跃迁通常发生在价带顶和导带底附近。半导体的能带结构可以用图的简化模型来表 示。如图所示，直接带隙是指价带顶的能量位置和导带底的能量位置同处于一个K 空间，间接带隙是指价带顶位置与导带底位置的K 空间位置不同。电子从高能级向低能级跃迁，伴随着发射光子，这是半导体的发光现象。
. 对于半导体量子点，电子吸收光子而发生跃迁，电子越过禁带跃迁入空的导带，而在原来的价带中留下一个空穴，形成电子空穴对（即激子），由于量子点在三维度上对激子施加 量子限制，激子只能在三维势垒限定的势盒中运动，这样在量子点中，激子的运动完全量子 化了，只能取分立的束缚能态。激子通过不同的方式复合，从而导致发光现象。原理示意图，如图所示，激子的复合途径主要有三种形式。 (1)电子和空穴直接复合 ,产生激子态发光。由于量子尺寸效应的作用 ,所产生的发射光的波长随着颗粒尺寸的减小而蓝移。 (2)通过表面缺陷态间接复合发光。在纳米颗粒的表面存在着许多悬挂键,从而形成了许多表面缺陷态。当半导体量子点材料受光的激发后,光生载流子以极快的速度受限于表面缺 陷态而产生表面态发光。量子点的表面越完整,表面对载流子的捕获能力就越弱,从而使得表面态的发光就越弱。 (3)通过杂质能级复合发光。杂质能级发光是由于表面分子与外界分子发生化学反应生 成其它杂质，这些杂质很容易俘获导带中的电子形成杂质能级发光。 以上三种情况的发光是相互竞争的。如果量子点的表面存在着许多缺陷,对电子和空穴的俘获能力很强,电子和空穴一旦产生就被俘获,使得它们直接复合的几率很小,从而使得激子态的发光就很弱,甚至可以观察不到,而只有表面缺陷态的发光。 为了消除由于表面缺陷引起的缺陷态发光而得到激子态的发光,常常设法制备表面完整 的量子点或者通过对量子点的表面进行修饰来减少其表面缺陷,从而使电子和空穴能够有效 地直接复合发光。
解析量子点膜涂布精度工艺控制
解析量子点膜涂布精度工艺控制 十多年来，LCD在电视和移动电子产品市场中占据主导地位。制造商们专注于不断降低LCD的制造成本，扩大市场规模，使得它们成为了随处可见的日用品。但是自1963年Martin Pope发布第一篇关于有机发光显示器（OLED）的文章开始，OLED逐渐作为超薄，高色域的平板显示技术成为研究的热门。不过由于成本昂贵，开发技术难度高，成品率低以及有机体的不稳定等因素，离大规模普及还有一段很长的路程。 而量子点显示在近两年来可谓是风生水起，在全球彩电大咖的布局下，颇有“长江后浪推前浪”之势，与OLED显示同样定位旗舰高端系列产品，不同的是，量子点显示是基于独特的短波长激发纳米级特种颗粒的显示技术，打破了“色域与成本和亮度是矛盾”这一平衡。 浙江大学教授、量子点资深专家彭笑刚教授曾经说过，“量子点有可能是人类有史以来发现的最优秀的发光材料”。 量子点尺寸连续可调，可实现蓝色到绿色、到黄色、到橙色、到红色的发射，色彩精准而且纯净。其色彩效果如果按照最高的BT．2020标准算，苹果手机也只有50％左右，既有一半的颜色显示不出来，但量子点可以做到100％的色域。对应于超高清蓝光标准高色域的要求遥，量子点显示有能力还原我们所能感知的所有颜色。 目前采用量子点膜技术的光致发光技术是目前量子点显示中成熟可靠的技术。传统LCD显示屏只要将背光中白色LED光源更换为蓝色LED光源和添加上一层纳米量子点的薄膜就可以达到卓越的色彩表达能力。 总的来说，量子点显示技术的优势可以概括为“高、纯、久”三大方面。“高”就是色域高，色域覆盖率达110％NTSC；“纯”就是颜色纯，色彩纯净度比普通LED提升约58．3％，精准呈现大自然色彩；“久”就是色彩久，稳定的无机纳米材料的量子点能够保证色彩恒久不褪色，色彩持久稳定可达60000小时。
碳量子点的合成、性质及其应用
文章编号:１００１Ｇ９７３１(２０１５)０９Ｇ０９０１２Ｇ０７ 碳量子点的合成二性质及其应用? 李一婷１,唐吉龙１,方一芳１,２,房一丹１,方一铉１,楚学影１,李金华１, 王一菲１,王晓华１,魏志鹏１ (１．长春理工大学理学院,高功率半导体激光国家重点实验室,长春１３００２２; ２．南昌大学材料所,南昌３３００４７) 摘一要:一碳量子点(C Q D s,CＧd o t s o r C D s)是一种新型的碳纳米材料,尺寸在１０n m以下,具有良好的水溶性二化学惰性二低毒性二易于功能化和抗光漂白性二光稳定性等优异性能,是碳纳米家族中的一颗闪亮的明星.自从２００６年[１]报道了碳量子点(C Q D s)明亮多彩的发光现象后,世界各地的研究小组开始对C Q D s进行了深入的研究.最近几年的研究报道了各种方法制备的C Q D s在生物医学二光催化二光电子二传感等领域中都有重要的应用价值.这篇综述主要总结了关于C Q D s 的最近的发展,介绍了C Q D s的合成方法二表面修饰二掺杂二发光机理二光电性质以及在生物医学二光催化二光电子二传感等领域的应用. 关键词:一碳量子点;光致发光;生物成像;光催化 中图分类号:一T B３４;O４６９文献标识码:A D O I:１０．３９６９/j．i s s n．１００１Ｇ９７３１．２０１５．０９．００３ １一引一言 碳量子点是一种新型的碳纳米材料,尺寸在１０n m以下,是X u等[２]在２００４年首次发现的一种未知的荧光碳纳米材料.普通的碳是一种黑色物质,通常被认为发光弱,水溶性弱,然而碳量子点却具有良好的水溶性和明亮的荧光,被称为碳纳米光.过去几年里,在C Q D s的合成二性质二应用等方面都取得了巨大的进步.与传统的半导体量子点和有机染料相比,发光C Q D s具有高水溶性二强化学稳定性二易于功能化二抗光漂白性以及优异的生物特性,良好的生物相容性,在生物医学(生物成像二生物传感二药物传输等)有潜在的应用前景.同时,C Q D s具有优良的光电性质,既可以作为电子给体又可以作为电子受体,这使得它在光电子二催化和传感等领域有广泛的应用价值. 本文主要阐述了近几年在C Q D s领域中的新发展,主要包括C Q D s的合成方法二光学性质二发光机理和在生物医学二光催化二光电子二传感等领域的应用.２一碳量子点的合成二掺杂及纳米混合物 过去的十年,各种制备碳量子点的方法被提出来,这些方法大致分为 自上而下(T o pＧd o w n) 和 自下而上(B o t t o mＧu p) ,如图１所示.在C Q D s的合成过程中,可以对C Q D s掺杂,制备其纳米混合物. 图１一碳量子点的合成二掺杂及其纳米混合物的示意图 F i g１S c h e m a t i c i l l u s t r a t i o no fC Q D s p r e p a r a t i o nv i a t o pＧd o w n a n d b o t t o mＧu p a p p r o a c h e sa n d i t s d o p i n g a n dn a n oＧh y b r i d ２．１一合成方法 ２．１．１一化学烧蚀法 化学烧蚀法是利用强氧化性酸将碳化材料氧化分解成碳量子点.M a o等[３]将收集到的蜡烛燃烧残渣置于５m o l/L H N O３溶液中回流,冷却后,进行离心二渗析二电泳等,得到具有不同发光性质的碳量子点.T i a n 等[４]收集天然气燃烧的残渣,在浓硝酸中回流,调节溶液p H值为中性,除去杂质后,得到粒径不同的碳量子点.这种方法的优点是原材料选择广泛,但是反应条件苛刻,反应过程激烈,碳量子点纯化步骤繁琐,制得的碳量子点粒径难以控制. ２．１．２一电化学氧化法 电化学氧化法用各种体相碳材料作为前驱体来制备碳量子点的一种强大而有效的方法.Z h o u等[５]首先报道了用电化学法合成碳纳米量子点,当电介质溶 ２１０９ ０２０１５年第９期(４６)卷 ?基金项目:国家自然科学基金资助项目(６１０７６０３９,６１２０４０６５,６１２０５１９３,６１３０７０４５);高等学校博士学科点专项科研基金资助项目(２０１１２２１６１２０００５);吉林省科技发展计划资助项目(２０１２１８１６,２０１２０１１１６);高功率半导体激光国家重点实验室基 金资助项目(９１４０C３１０１０１１２０C０３１１１５) 收到初稿日期:２０１４Ｇ０８Ｇ１０收到修改稿日期:２０１４Ｇ１０Ｇ２０通讯作者:方一芳,唐吉龙,EＧm a i l:j l_t a n g c u s t＠１６３．c o m 作者简介:李一婷一(１９９０－),女,山西朔州人,在读硕士,师承王晓华教授,从事纳米半导体材料研究.
半导体量子点及其应用概述_李世国答辩
科技信息2011年第29期 SCIENCE&TECHNOLOGY INFORMATION 0引言 近年来半导体材料科学主要朝两个方向发展:一方面是不断探索扩展新的半导体材料,即所谓材料工程;另一方面是逐步从高维到低维深入研究己知半导体材料体系,这就是能带工程。半导体量子点就是通过改变其尺寸实现能级的改变,达到应用的目的,这就是半导体量子点能带工程。半导体量子点是由少量原子组成的准零维纳米量子结构,原子数目通常在几个到几百个之间,三个维度的尺寸都小于100纳米。载流子在量子点的三个维度上运动受尺寸效应限制,量子效应非常显著。在量子点中,由于量子限制效应作用,其载流子的能级类似原子有不连续的能级结构,所以量子点又叫人造原子。由于特殊能级结构,使得量子点表现出独特的物理性质,如量子尺寸效应、量子遂穿效应、库仑阻塞效应、表面量子效应、量子干涉效应、多体相关和非线性光学效应等,它对于基础物理研究和新型电子和光电器件都有很重要的意义,量子点材料生长和器件应用研究一直是科学界的热点之一[1]。 1量子点制备方法 目前对量子点的制备有很多方法,主要有外延技术生长法、溶胶-凝胶法(Sol-gel 和化学腐蚀法等,下面简单介绍这几种制备方法: 1.1外延技术法 外延技术法制备半导体量子点,主要是利用当前先进的分子束外延(MBE、金属有机物分子束外延(MOCVD和化学束外延(CBE等技术通过自组装生长机理,在特定的生长条件下,在晶格失配的半导体衬底上通过异质外延来实现半导体量子点的生长,在异质外延外延中,当外延材料的生长达到一定厚度后,为了释放外延材料晶格失配产生的应力能,外延材料就会形成半导体量子点,其大小跟材料的晶格失配度、外延过程中的条件控制有很大的关系,外延技术这是目前获得高质量半导体量子点比较普遍的方法,缺点是对半导体量子点的生长都是在高真空或超高真空下进行,使得材料生长成本非常高。1.2胶体法
用于汞离子检测量子点合成的优化分析
量子点用于汞离子检测的研究与发展 摘要：本文回顾了水相法制备量子点的发展，将量子点作为荧光探针，利用荧光猝灭法检测Hg2+的含量，并介绍了量子点合成方法、量子点体系、量子点浓度和稳定剂对Hg2+检测的影响。 关键词：量子点汞离子检测 1.前言 汞是具有持久性、生物累积性和生物扩大性的有毒污染物[1]，对人体健康和生态环境具有很大的负面影响，迫切需要建立汞离子的检测体系，以有效治理汞污染，减少或避免其危害。传统检测方法主要有原子荧光光谱分析法、冷原子吸收光谱法和二硫腙比色法[2]，这些检测技术不仅依赖大型仪器设备，成本较高，处理过程繁琐耗时，而且灵敏度和选择性较低，不能满足金属离子痕量分析的要求。 荧光法以灵敏度高、选择性好的特点被广泛应用，但传统的荧光法多采用有机荧光染料为荧光试剂，存在荧光强度低、光稳定性差的缺点，其灵敏度和检测范围受到一定程度的限制。以CdS、CdSe、CdTe、ZnS为代表的量子点，具有宽且连续的吸收光谱、窄且对称的发射光谱等荧光特性[3]，被作为新型荧光探针应用于重金属离子的检测[4－6]。 量子点光化学传感器作为新型重金属离子的检测仪器，实现了低成本和小型化，便于现场检测，具有高效、快捷、灵敏和准确等优点[7]。但汞离子检测的灵敏度和线性范围还受制备稳定的、功能化的量子点技术的限制，为提高检测的精密度和准确性，需要对量子点进行优化合成。 2.量子点检测汞离子的原理 量子点荧光猝灭法被用于重金属离子的检测[8]。所谓荧光猝灭[9]是指荧光物质分子与溶剂分子之间所发生的与荧光强度变化相关的激发峰位变化或荧光峰
位变化的物理或化学作用过程。荧光猝灭法[10]也就是利用某种物质对另一种荧光物质产生的荧光猝灭作用而建立的荧光测定分析方法。一般而言，荧光猝灭法比直接荧光测定法的灵敏性更好，选择性更高[11]。 金属离子通过不同的作用机制影响量子点的荧光性能，当Hg2+在一定浓度范围内，量子点的荧光猝灭程度与Hg2+浓度之间存在良好的线性关系，从而达到检测Hg2+浓度的目的[12]。其线性回归方程为：△Ｆ＝Ｆ０—Ｆ＝a+bＣ（Ｆ０——无Hg2+的空白荧光强度，Ｆ——有Hg2+的体系荧光强度，Ｃ——Ｈg2+的浓度，a、b为常数）。 Hg2+对量子点的荧光猝灭，与量子点表面的能量转移、电荷转移以及表面吸附相关[13]：一方面通过电子转移，即导带中的激发电子通过稳定剂转移给Hg2+，阻止电子和空穴的结合；另一方面通过表面结合，即Hg2+通过静电吸附在量子点表面并在离子键的作用下生成HgS、CdTe-Hg2+复合物，使能量转移。前者属动态猝灭，激发态荧光物质与猝灭剂碰撞使其荧光猝灭；后者属静态猝灭，基态荧光物质与猝灭剂结合生成复合物，且该复合物使荧光猝灭[14－15]。 3.用于Hg2+检测的量子点合成方法 目前用于重金属离子检测的量子点合成方法主要为水相法，其目的是：解决量子点的水溶性问题，使量子点与目标分析物发生作用，提高分析方法的选择性。水相法就是在稳定剂的保护下，在水溶液中通过回流加热制备量子点的方法，它具有操作简便、重复性高、成本低的特点，另外表面电荷和表面性质可控，很容易引入各种官能团分子，因此作为荧光探针具有很好的发展潜力。但因水的沸点较低，加热温度不能超过100℃，使量子点的成核与生长无明显的界限，导致量子点的粒径大小不均匀、半峰全宽较宽、荧光量子产率较低，不利于本检测方法的建立。
量子点发光材料综述
量子点 1.量子点简介 1.1量子点的概述 量子点(quantum dot, QD)是一种细化的纳米材料。纳米材料是指某一个维度上的尺寸小于100nm的材料，而量子点则是要求材料的尺寸在3个维度都要小于100nm[1]。更进一步的规定指出，量子点的半径必须要小于其对应体材料的激子波尔半径，其尺寸通常在1-10nm左右[2]。由于量子点半径小于对应体材料的激子波尔半径，量子点能表现出明显的量子点限域效应，此时载流子在三个方向上的运动受势垒约束，这种约束主要是由静电势、材料界面、半导体表面的作用或是三者的综合作用造成的。量子点中的电子和空穴被限域，使得连续的能带变成具有分子特性的分离能级结构[1]。这种分离结构使得量子点有了异于体材料的多种特性以及在多个领域里的特殊应用。 1.2量子点的特性 由于量子点中载流子运动受限，使得半导体的能带结构变成了具有分子原子特性的分离能级结构，表现出与对应体材料完全不同的光电特性。 1.2.1 量子尺寸效应 纳米粒子中的载流子运动由于受到空间的限制，能量发生量子化，连续能带变为分立的能级结构，带隙展宽，从而导致纳米颗粒的吸收和荧光光谱发生变化[3]。这种现象就是典型的量子尺寸效应。研究表明，随着量子点尺寸的缩小，其荧光将会发生蓝移，且尺寸越小效果越显著[4]。 1.2.2 表面效应 纳米颗粒的比表面积为，也就是说量子点比表面积随着颗 粒半径的减小而增大。量子点尺寸很小，拥有极大的比表面积，其性质很大程度上由其表面原子决定。当其表面拥有很大悬挂键或缺陷时，会对量子点的光学性质产生极大影响[5]。 1.2.3 量子隧道效应 量子隧道效应是基本的量子现象之一。简单来说，即当微观粒子(例如电子等)能量小于势垒高度时，该微观粒子仍然能越过势垒。当多个量子点形成有序阵列，载流子共同越过多个势垒时，在宏观上表现为导通状态。因此这种现象又
硫化镉量子点印迹材料的制备及其电致发光性质研究
硫化镉量子点印迹材料的制备及其电致发光性质研究 作者蔡克文 指导教师李淮芬 （皖西学院材料与化工学院化工1003班，安徽仿生传感与检测技术省级实验室） 摘要：以CNT-CdS为基质，利用恒电位沉积方法将纳米金修饰到碳纳米管硫化镉电极表面，制备纳米Au-CNT-CdS修饰电极。进一步，利用分子印记技术，以三唑磷作为模板分子，通过循环伏安法电聚合邻氨基硫酚制备了三唑磷分子印迹电极。探求其在PBS-K2S2O8-KCL体系中对有机磷农药（三唑磷）分子的电致化学发光（ECL）行为。研究结果表明，此印迹电极对三唑磷目标分子具有很强的选择性能,有效的避免其他农药干扰。在 5.0×10-10~1.0×10-7mol/L范围内对三唑磷具有良好的线性关系，其线性相关系数为0.9944。此修饰电极结合分子印迹技术和电致发光，能有效的对特定农药分子浓度进行检测，应用到农残检测中具有良好的效果。 关键词：硫化镉量子点；三唑磷；分子印记；电致发光 引言 三唑磷(Triazophos)，化学名称：O,O-二乙基-O-(1-苯基-l,2,4-三唑-3-基)硫代磷酸酯。三唑磷是一种广谱有机磷杀虫剂，主要用于防治果树，棉花，粮食等农作物上的鳞翅目害虫、害螨、蝇类幼虫及地下害虫等，属于高毒农药,常因使用、保管、运输等不慎, 污染食品, 造成人畜急性中毒。因此, 食品中有机磷农药残留量的测定, 特别是果蔬等有机磷农药残留量的快速测定是一重要检测项目。目前对三唑磷的检测主要有气相色谱、高效液相色谱法、免疫分析法、酶法、生物传感器法等[1-4]。近年来，化学发光分析法以其快速、简单、灵敏、线性范围宽等优点已经被广泛的应用于许多物质中有机物的分析，但是，选择性差却限制了该方法在测定复杂样品时的应用。若将分子印迹聚合物的选择识别能力，应用于化学发光分析法中，能够很好的提高化学发光分析法的选择性，使化学发光分析法能够直接测定复杂样品中的分析物。将分子印迹与化学发光法结合用于农残的检测，具有选择性高，灵敏度高，且操作简便的优点。 分子印迹技术是一种通过模板分子与功能单体的共价键或非共价键作用，在聚合过程中将模板分子固定在交联的聚合物网络上，除去模板分子后，留下与模
量子点发光材料综述
量子点发光材料综述
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量子点 1.量子点简介 1.1量子点的概述 量子点（ｑuaｎｔum ｄot, QD）是一种细化的纳米材料。纳米材料是指某一个维度上的尺寸小于100nm的材料，而量子点则是要求材料的尺寸在3个维度都要小于１00nm错误!未找到引用源。。更进一步的规定指出,量子点的半径必须要小于其对应体材料的激子波尔半径，其尺寸通常在1－1０nm左右[2]。由于量子点半径小于对应体材料的激子波尔半径，量子点能表现出明显的量子点限域效应，此时载流子在三个方向上的运动受势垒约束,这种约束主要是由静电势、材料界面、半导体表面的作用或是三者的综合作用造成的。量子点中的电子和空穴被限域,使得连续的能带变成具有分子特性的分离能级结构错误!未找到引用源。。这种分离结构使得量子点有了异于体材料的多种特性以及在多个领域里的特殊应用。 1.2量子点的特性 由于量子点中载流子运动受限，使得半导体的能带结构变成了具有分子原子特性的分离能级结构，表现出与对应体材料完全不同的光电特性。 １.2.1 量子尺寸效应 纳米粒子中的载流子运动由于受到空间的限制,能量发生量子化,连续能带变为分立的能级结构，带隙展宽，从而导致纳米颗粒的吸收和荧光光谱发生变化错误!未找到引用源。。这种现象就是典型的量子尺寸效应。研究表明,随着量子点尺寸的缩小，其荧光将会发生蓝移,且尺寸越小效果越显著[４]。 １．2．2 表面效应 纳米颗粒的比表面积为A m=S V =4πR2 4 3 πR3 =3 R ,也就是说量子点比表面积随着颗 粒半径的减小而增大。量子点尺寸很小,拥有极大的比表面积,其性质很大程度上由其表面原子决定。当其表面拥有很大悬挂键或缺陷时，会对量子点的光学性质产生极大影响错误!未找到引用源。。 1．２.3量子隧道效应
碳量子点应用简介
碳量子点与各种金属量子点类似，碳量子点在光照的情况下可以发出明亮的光。它在包括改进生物传感器、医学成像设备和微小的发光二极管的很广的领域中都有应用前景。这项研究将发表在6月7日的《Journal of the American Chemical Society》杂志上。 1碳量子点简介 相对于金属量子点而言，碳量子点无毒，对环境的危害小，造价也更便宜。由它制成的传感器可以用来探测爆炸物和炭疽热等生化战剂。克莱蒙森大学化学博士孙亚平说：“碳不是半导体，发光碳纳米粒子不管是从理论角度还是从应用角度看都是非常有意思的。它代表着发光纳米粒子研究的一个新的平台。” 最近几年，量子点的研究非常活跃，尤其是关于它在生物和医学中的应用。量子点一般是从铅、镉和硅的混合物中提取出来的，但是这些材料一般有毒，对环境也有危害。所以科学家们开始在一些良性化合物中提取量子点。 因为碳纳米粒子具有很大的表面积，所以长期以来科学家们一直认为这种纳米粒子相比宏观碳，具有非常奇特的化学和物理性质。孙亚平和同事从石墨中提取出碳纳米粒子，并且证明这些粒子表面覆盖一种特殊的聚合物后，在光照下可以发出非常明亮的光，就像是微小的光球一样。科学家们认为这种光致发光现象可能是由于碳量子点表面的空洞可以储存能量造成的。而金属量子点的发光机制则稍微有些不同。 量子点一般是从铅、镉和硅的混合物中提取出来的，但这些量子点一般有毒，对环境也有很大的危害。所以科学家们寻求在一些良性的化合物中提取量子点。相对金属量子点而言，碳量子点无毒害作用，对环境的危害很小，制备成本低廉。它的研究代表了发光纳米粒子研究进入了一个新的阶段。 2制备和应用 目前制备碳量子点的方法很少，报道的制备具有荧光性质的碳量子点的方法有: (l)高温高压切除法 利用激光从石墨粉表面切下碳纳米粒子，将其与有机聚合物混合后，即获得直径小于5nm且具有光致发光特性的碳量子点。 (2)蜡烛燃烧法 通过收集和酸处理蜡烛灰，得到表面具有羧基和羟基的亲水性碳量子点，直径约1nm。 (3)电化学扫描法 在乙腈和四丁基高氯酸铵支持电解质中，通过电化学循环伏安扫描，使四丁基高氯酸铵进入碳纳米管间隙，从碳纳米管的缺陷处剥落下碳量子点(直径约2.8 nm)。相对前两种方法，电化学法更易实现大规模快速生产。
解读印刷显示技术
解读印刷显示技术 2015-06-04 全球信息显示学会年会（SIDDisplayWeek2015）在美国圣何塞会展中心开幕。TCL集团董事长兼CEO、深圳华星光电公司董事长李东生在会上用英文做了题为《显示产业浪潮中的中国力量》演讲。 李东生认为，过去三年和未来三年全球显示产业的主要增长在中国，量子点技术将成为电视高端显示的主流技术。印刷显示技术有可能成为新一代大尺寸显示核心技术，未来“将像印报纸一样制造显示器”。 印刷显示将破解大尺寸OLED瓶颈 李东生还表示，印刷显示技术是未来显示技术发展的重要方向，最终可达到“像印报纸一样制造显示器”，实现大面积、轻、薄、柔性的显示应用。 从技术的角度看，OLED器件结构简单，但目前采用的真空蒸镀工艺设备昂贵，材料消耗很大，且良率难以提高，如果能用印刷显示技术取代真空蒸镀工艺来生产大尺寸的OLED，将是一个解决的方向。 同时，用印刷显示取代真空蒸镀工艺还有可能实现柔性和可卷绕的生产工艺，并大幅提高效率和降低成本。 李东生透露，TCL在几年前开始研制溶液加工的有机发光显示材料，并和设备厂商合作建立印刷显示器件材料与工艺开发的平台，开
发印刷显示技术。李东生表示TCL愿意和其他国内外伙伴一起合作，早日完善印刷显示技术、工艺和材料，实现工业化生产。 基于上述趋势，李东生表示，华星光电未来有四个重点发展的技术方向：一是提高分辨率，大尺寸显示将研发光配向与IGZO技术，小尺寸显示将采用LTPS技术；二是提高色域，近期采用RG磷光剂及量子点背光技术，同时研发量子点电致发光技术；三是研发基于FMM工艺的OLED技术；四是全力研发印刷显示技术、工艺及材料，尽早实现工业化生产。
量子点发光材料简介
量子点发光材料综述 1.1 量子点的概述 量子点(quantum dot, QD)是一种细化的纳米材料。纳米材料是指某一个维度上的尺寸小于100nm的材料，而量子点则是要求材料的尺寸在3个维度都要小于100nm[1]。更进一步的规定指出，量子点的半径必须要小于其对应体材料的激子波尔半径，其尺寸通常在1-10nm 左右[2]。由于量子点半径小于对应体材料的激子波尔半径，量子点能表现出明显的量子点限域效应，此时载流子在三个方向上的运动受势垒约束，这种约束主要是由静电势、材料界面、半导体表面的作用或是三者的综合作用造成的。量子点中的电子和空穴被限域，使得连续的能带变成具有分子特性的分离能级结构[1]。这种分离结构使得量子点有了异于体材料的多种特性以及在多个领域里的特殊应用。 1.2 量子点的特性 由于量子点中载流子运动受限，使得半导体的能带结构变成了具有分子原子特性的分离能级结构，表现出与对应体材料完全不同的光电特性。 1.2.1 量子尺寸效应 纳米粒子中的载流子运动由于受到空间的限制，能量发生量子化，连续能带变为分立的能级结构，带隙展宽，从而导致纳米颗粒的吸收和荧光光谱发生变化[3]。这种现象就是典型的量子尺寸效应。研究表明，随着量子点尺寸的缩小，其荧光将会发生蓝移，且尺寸越小效果越显著[4]。 1.2.2 表面效应 纳米颗粒的比表面积为，也就是说量子点比表面积随着颗粒半径的减小而增大。量子点尺寸很小，拥有极大的比表面积，其性质很大程度上由其表面原子决定。当其表面拥有很大悬挂键或缺陷时，会对量子点的光学性质产生极大影响[5]。 1.2.3 量子隧道效应 量子隧道效应是基本的量子现象之一。简单来说，即当微观粒子(例如电子等)能量小于势垒高度时，该微观粒子仍然能越过势垒。当多个量子点形成有序阵列，载流子共同越过多个势垒时，在宏观上表现为导通状态。因此这种现象又称为宏观量子隧道效应[6][7]。 1.2.4 介电限域效应
碳量子点的制备与应用
Journal of Advances in Physical Chemistry 物理化学进展, 2017, 6(3), 128-136 Published Online August 2017 in Hans. https://www.360docs.net/doc/f92582810.html,/journal/japc https://https://www.360docs.net/doc/f92582810.html,/10.12677/japc.2017.63016 文章引用: 叶明富, 陈丙才, 方超, 吴延红, 陈国昌, 孔祥荣. 碳量子点的制备与应用[J]. 物理化学进展, 2017, 6(3): Synthesis and Applications of Carbon Quantum Dots Mingfu Ye 1*, Bingcai Chen 1, Chao Fang 1, Yanhong Wu 2, Guochang Chen 1, Xiangrong Kong 3 1School of Chemistry and Chemical Engineering, Hexian Development Institute of Chemical Industry, Anhui University of Technology, Maanshan Anhui 2Shandong Huayu University of Technology, Dezhou Shandong 3Beijing Building Materials Sciences Research Academy, Beijing Received: Jul. 10th , 2017; accepted: Jul. 23rd , 2017; published: Jul. 26th , 2017 Abstract Carbon quantum dots (CQDs), a novel class of carbon nanomaterials, have received wide attention due to their strong quantum confinement effect and stable photoluminescence property. This ar- ticle reviews the different synthetic methodologies to achieve good performance of CQDs. At the same time, the applications of CQDs are also reviewed in the article. Keywords Carbon Quantum Dots, Nanomaterials, Preparation Methods, Applications 碳量子点的制备与应用 叶明富1*，陈丙才1，方 超1，吴延红2，陈国昌1，孔祥荣3 1 安徽工业大学和县化工产业发展研究院化学与化工学院，安徽 马鞍山 2山东华宇工学院，山东 德州 3北京建筑材料科学研究总院有限公司，北京 收稿日期：2017年7月10日；录用日期：2017年7月23日；发布日期：2017年7月26日 摘 要 碳量子点(Carbon quantum dots, CQDs)是一种新型的碳纳米材料，因其强的量子限域效应和稳定的荧*通讯作者。
石墨烯量子点简介
石墨烯量子点简介 1、石墨烯量子点定义 量子点（QuantumDot）是由有限数目的原子构成，属于准零维材料，即在三个维度上尺寸均呈现纳米级别。外观恰似球形物或者类球形，其内部电子在各个方向的运动均会受到限制，因此量子限域效应非常明显。 石墨烯量子点(Graphene Quantum Dots)一般是横向尺寸在100nm以下，纵向尺寸可以在几个纳米以下，具有一层、两层或者几层的石墨烯结构，也就是特殊的非常小的石墨烯碎片。它的特性来源于石墨烯以及碳点，表现出生物低毒性、优异的水溶性、化学惰性、稳定的光致发光、良好的表面修饰。 2、石墨烯量子点制备 石墨烯量子点的合成可以看做是对碳纳米晶体合成方法的延伸和补充，仍旧分为：自上而下和自下而上的制备。 自上而下的方法是指通过物理或化学方法将大尺寸的石墨烯薄片切割成小尺寸的GQDs，包括水热法、电化学法和化学剥离碳纤维法等； 自下而上的制备法则是指以小分子作前驱体通过一系列化学反应制备GQDs，主要是溶液化学法、超声波和微波法等。
3、石墨烯量子点发光机理 荧光是种光致冷发光的现象，当某种常温物质经某种波长的入射光(通常是紫外线或x-ray)照射，吸收光能后进入激发态，且立即退激发并发出出射光，而荧光可在吸光激发后约10^-8秒内发光，其能量小于吸光的能量。通常，若是把材料制成量子点大小，则电子容易受到激发而改变能阶，与电洞（空穴）结合后就会放出光。 石墨烯量子点由于边缘效应和量子尺寸效应，可表现出独特的光化学特质。石墨烯除了具有碳量子点所具有的优点外，其荧光具有激发波长依赖性。当激发波长从310nm 变成380nm时，荧光发射峰位置的相应从450nm移至510nm，光致发光强度迅速降低。 氧化石墨烯表现出宽谱的红光发射，取决于其含有的含氧官能团，而氧化石墨烯被还原之后由于含氧官能团减少以及结构的改变，主要呈现蓝光（第一性原理模拟推测其由碳空位缺陷引发）。修饰类石墨烯具有相似的规律，发光光谱主要由两部分组成：蓝光发光峰位（不移动）、长波长发光（峰位移动），相对于没有经过修饰的石墨烯，其长波长发光显著增强。由于嫁接的官能团能够提供新的激发跃迁过程，并且增强原本很弱的sp2碳原子簇尺寸效应的激发过程，使得相应的发光过程得到增强。比如，目前报道比较多的B、N、P、S掺杂等。
石墨烯量子点制备与应用
石墨烯量子点的概述 1.1.1 石墨烯量子点的性质 GQDs是准零维结构的纳米材料，由于其自身半径小于波尔激发半径，原子内部的电子在三维方向上的运动均受到限制，所以量子局域效应十分显著，因此具有许多独特的物理和化学性质。其与传统的半导体量子点(QDs)相比，GQDs 具有如下独特的性质：不含高毒性的金属元素如镉、铅等，属环保型量子点材料；自身结构稳定，耐强酸和强碱，耐光漂白；厚度可达到单个原子层，横向尺寸可达到几个互相联接的苯环大小，却能够保持高度的化学稳定性；带隙宽度范围可调，原则上可通过量子局域效应和边缘效应在0～5eV 范围内调节，从而将波长范围从近红外区扩展到可见光区及深紫外区，从而满足了各种技术对材料能隙和特征波长的要求；容易实现表面功能化，可稳定分散于常用的化学试剂，满足材料低成本加工处理的需求。GQDs拥有的发光特性主要是通过光致发光和电化学发光产生，其中荧光性能是GQDs最突出的性能，GQDs的荧光性质主要包括：激发荧光稳定性高且具有抗光漂白性；荧光发射波长可以进行可控调节，有些GQDs还具有上转换荧光性质；激发光谱宽且连续，可以进行一元激发、多元发射。目前关于GQDs的光致发光机理主要有两个：(1)官能团效应，即在GQDs 表面进行化学修饰，使得GQDs表面产生能量势阱，表面物理化学状态发生显著变化，导致其荧光量子产率提高；(2)尺寸效应，即GQDs的荧光性能取决于粒径尺寸的大小。GQDs还是优良的电子给体和电子受体，因此GQDs在能量存储、光电转化和电磁学领域具有重要的研究意义，同时在生物、医学、材料、新型半导体器件等领域具有重要潜在应用价值。 1.2.2 石墨烯量子点的制备 GQDs的合成方法可以分为两大类：自上而下法和自下而上法，如图1-1所示。自上而下法是通过简单的物理化学作用，进行热解和机械剥离块状石墨，得到尺寸较小的GQDs，是最常用的制备方法，比如改进的Hummers法，其使用的原料廉价，但是反应条件比较苛刻，制备周期比较长，通常需要经过强酸、强