量子点的制备方法综述及展望
量子点的制备方法综述及展望

量子点的制备方法综述及展望量子点的制备方法综述及展望1.前言在最近的几十年里,量子点(QDs)即半导体纳米晶体(NCs)由于具有独特的电子和发光性质以及量子点在生物标记,发光二极管,激光和太阳能电池等领域的应用成为大家关注的焦点。
英语论文。
量子点尺寸大约为1-10 纳米,它的尺寸和形状可以精确的通过反应时间、温度、配体来控制。
当量子点尺寸小于它的波尔半径的时候,量子点的连续能级开始分离,它的值最终由它的尺寸决定。
随着量子点的尺寸变小,它的能隙增加,导致发射峰位置蓝移。
由于这种量子限域效应,我们称它为“量子点” 。
1998 年 , Alivisatos和 Nie 两个研究小组首次解决了量子点作为生物探针的生物相容性问题, 他们利用MPA 将量子点从氯仿转移到水溶液,标志着量子点的生物应用的时代的到来。
目前,量子点最引人瞩目的的应用领域之一就是在生物体系中做荧光探针。
与传统的有机染料相比,量子点具有无法比拟的发光性能,比如尺寸可调的荧光发射,窄且对称的发射光谱宽且连续的吸收光谱,极好的光稳定性。
通过调节不同的尺寸,可以获得不同发射波长的量子点。
窄且对称的荧光发射使量子点成为一种理想的多色标记的材料。
由于宽且连续的吸收光谱,用一个激光源就可以同时激发一系列波长不同荧光量子点量子点良好的光稳定性使它能够很好的应用于组织成像等。
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量子点集中以上诸多优点是十分难得的,因此这就要求我们制备出宽吸收带,窄且对称的发射峰,高的量子产率稳定和良好生物兼容性的稳定量子点。
现在用作荧光探针的量子点主要有单核量子点(CdSe,CdTe,CdS)和核壳式量子点(CdSe/ZnS[39], CdSe/ZnSe[40])。
量子点的制备方法主要分为在水相体系中合成和在有机相体系中合成。
本文主要以制备量子点的结构及合成方法为主线分为两部分:第一部分综述了近十几年量子点在有机相中的制备方法的演变历程,重点包括前体的选择,操作条件和合成量子点结构。
量子点的制备及应用进展

量子点的制备及应用进展量子点主要是由Ⅱ-Ⅵ族和Ⅲ-Ⅴ族元素组成的均一或核壳结构纳米颗粒,又称半导体纳米晶体。
由于发生结构和性质发生宏观到微观的转变,其拥有独特的光、电、声、磁、催化效应,因此成为一类比较特殊的纳米材料。
国内外关于量子点传感器的研究非常广泛,例如在生命科学领域,可以用于基于荧光共振能量转移原理的荧光探针检测,可以用于荧光成像,生物芯片等;在半导体器件领域,量子点可以用于激光器,发光二极管、LED等。
本文对量子点的制备方法和应用领域及前景进行了初步讨论。
1 量子点的基本特性及其制备方法1.1 量子点的特性及优势量子点的基本特性有:量子尺寸效应、表面效应、量子限域效应、宏观量子隧道效应,除此之外,量子点具有一些独特的光学效应,这使得量子点较传统的荧光染料用来标记生物探针具有以下优势:(1)量子点具有宽的激发光谱范围,可以用波长短于发射光的光激发,产生窄而对称的发射光谱,避免了相邻探测通道之间的干扰。
(2)量子点可以“调色”,即通过调节同一组分粒径的大小或改变量子点的组成,使其荧光发射波长覆盖整个可见光区。
尺寸越小,发射光的波长越小。
(3)量子点的稳定性好,抗漂白能力强,荧光强度强,具有较高的发光效率。
半导体量子点的表面上包覆一层其他的无机材料,可以对核心进行保护和提高发光效率,从而进一步提高光稳定性。
正是由于量子点具有以上特性使其在生物识别及检测中具有潜在的应用前景,有望成为一类新型的生化探针和传感器的能量供体,因此备受关注。
1.2 量子点的制备方法根据原料的不同分为无机合成路线和金属-有机物合成路线,两种合成方法各有利弊。
(1)金属-有机相合成:主要采用有机金属法,在高沸点的有机溶剂中利用前驱体热解制备量子点,前驱体在高温环境下迅速热解并结成核晶体缓慢成长为纳米晶粒。
通过配体的吸附作用阻碍晶核成长,并稳定存在于溶剂中。
该方备的量子点具有尺度范围分布窄,荧光量子产率高等优点。
但其成本较高且生物相溶性差,量子产率降低,甚至发生完全荧光淬灭现象。
量子点材料的制备与应用方法详解

量子点材料的制备与应用方法详解引言:量子点材料是一种具有特殊结构和性质的纳米材料,具有较小的尺寸和独特的能带结构,显示出许多与其体态材料截然不同的特性。
随着纳米科技的发展,量子点材料的制备与应用成为研究热点之一。
本文将详细介绍量子点材料的制备方法以及在不同领域的应用。
一、量子点材料的制备方法1. 热分解法热分解法是制备量子点的一种常用方法。
通过控制反应温度、反应物浓度和存在的保护剂等条件,可以合成出具有一定尺寸和形态的量子点。
该方法简单易行,适用于制备不同成分的量子点材料。
2. 水相法水相法是通过溶液反应来制备量子点材料的方法。
在适宜的条件下,通过溶液中的化学反应,可以形成稳定且具有一定尺寸的量子点。
相比于其他方法,水相法在环境友好性和生物相容性方面具有优势。
3. 气相沉积法气相沉积法是一种以气体为反应介质,在高温和高真空条件下制备量子点材料的方法。
通过选择合适的前体材料和反应条件,可以制备出高纯度、高结晶度的量子点。
气相沉积法适用于制备大量的量子点,但对实验条件要求较高。
二、量子点材料的应用1. 光电领域量子点材料在光电领域有广泛的应用。
由于量子点具有优异的光学性质,如量子尺寸效应和宽禁带结构,可以用于制备高效的光电转换器件,如太阳能电池和光电探测器。
此外,量子点材料还有望在显示技术中替代传统的液晶显示器,实现更高的分辨率和色彩饱和度。
2. 生物医学领域量子点材料在生物医学领域有诸多应用。
由于它们具有可调控的光学性质和较大的比表面积,可以作为生物标记物用于细胞成像和肿瘤治疗。
此外,量子点还可以用于药物传递和基因传递载体的设计,提高治疗效果。
3. 传感器领域量子点材料在传感器领域有巨大的潜力。
量子点具有尺寸效应和荧光性质,可以用于制备高灵敏度的传感器,如气体传感器、生化传感器和光学传感器等。
通过调控量子点的尺寸和组分,还可以实现多重信号的检测和分析。
4. 能源储存与转化量子点材料在能源领域有广泛的应用前景。
量子点的制备和应用

量子点的制备和应用1. 介绍在当今新材料的不断涌现中,量子点无疑是一种备受关注的材料。
量子点是一种尺寸在纳米级的半导体微粒,其性质既具有量子力学的特性,又有着传统半导体的特性,如大小可调、可控制的带隙和光电学性能。
因此,量子点在光电领域有着广泛的应用前景,如显示技术、生物成像、太阳能电池等领域。
在这篇文章中,我们将详细介绍量子点的制备方法、特性和应用。
2. 制备方法2.1 溶液法制备溶液法是一种相对简便、成本较低的量子点制备方法。
它将半导体材料蒸发至溶剂中形成固态量子点,常见的溶液法有热分解法、热溶液法和微乳液法等。
热分解法是将半导体材料和表面活性剂溶解在有机溶剂中,并通过控制温度和反应时间来形成量子点。
热溶液法与热分解法类似,不同之处在于热溶液法中的溶剂是高沸点的有机溶剂,可以控制反应的温度和压力,以改变量子点的尺寸和形态。
微乳液法是在水/油乳液中的胶束中形成量子点,采用表面活性剂来控制量子点的生长,具有优良的分散性。
2.2 气相成长法制备气相成长法是将半导体材料加热至高温,使其汽化后在气相中形成纳米结晶颗粒。
该方法通常使用硫化物或碲化物作为原料,使用化学气相沉积或物理气相沉积等气相过程来形成量子点。
2.3 离子束制备离子束制备是将离子束注入半导体材料中,使半导体材料的表面发生严重的局部能带变化,从而形成纳米结构。
离子束制备方法具有高效、可控和精度高等优点。
3. 特性3.1 大小调节由于量子点的大小与其能带结构和荧光性质直接相关,因此制备量子点的一个重要特点就是控制和调节量子点的大小和粒子数。
通过溶液法和气相成长法,可以轻易地控制和调节量子点的粒径和单分散性。
3.2 光学性质量子点具有广泛的光电学性质,其中最为显著的特性就是量子尺寸效应。
这种效应是指半导体微粒的大小与其能带结构紧密相关,从而产生与微粒大小相对应的光电学性质。
在量子点制备中,可以通过控制大小来调节其带隙的大小,从而获得不同波长的发射光谱。
量子点的制备及其在生物医学领域中的应用

量子点的制备及其在生物医学领域中的应用量子点是一种新型的半导体材料,其结构尺寸一般在1-10纳米之间,由于其特殊的物理性质,已经成为研究热点和前沿领域之一。
量子点可以用来制备高效的发光材料,也可以用来作为生物探针,在生物医学领域中有着广阔的应用前景。
本文旨在介绍量子点的制备方法及其在生物医学领域中的应用。
一、量子点的制备方法量子点的制备方法有很多种,包括溶液合成法、气相沉积法、扩散法等。
其中,溶液合成法是最常用的一种方法。
溶液合成法是通过将有机金属预体与表面活性剂混合,在有机溶剂中反应制备的方法。
这种方法有以下几个步骤:1. 预处理:将有机金属预体与表面活性剂混合,使其均匀分散,得到均匀的溶液。
2. 热化反应:将溶液在恒温条件下连续搅拌加热,使预体和表面活性剂分子在热化反应中形成核心团簇。
3. 去除多余表面活性剂:通过剪切、离心、超声等方式去除多余的表面活性剂,得到纯净的量子点颗粒。
二、量子点在生物医学领域中的应用量子点在生物医学领域中有着广泛的应用,主要体现在以下几个方面。
1. 肿瘤生物标记物检测量子点可以标记在生物分子表面,用于快速检测肿瘤标记物。
传统的肿瘤标记物检测方法需要耗费大量的时间和成本,而且存在着误检、漏检等问题。
利用量子点标记的检测方法可以快速、准确地进行肿瘤生物标记物检测。
2. 细胞成像量子点是一种非常理想的细胞成像探针,因为它可以提供高对比度的图像、高灵敏度和高分辨率。
与传统的细胞成像探针相比,量子点更稳定、更耐久且使用寿命更长。
3. 药物传递系统利用量子点制备药物传递系统,可以提高药物的生物利用度和药效,同时降低药物的毒性和副作用。
量子点药物传递系统可以增加药物的负载量,提高药物的稳定性和半衰期,从而达到更好的治疗效果。
4. 生物标记量子点也可以用于分子识别、蛋白质检测、酶活性检测和细胞成像等生物标记应用。
通过将量子点标记在生物分子表面,可以实现对生物分子的快速准确检测。
结论量子点是一种具有广泛应用前景的新型半导体材料,其制备方法和应用领域正在不断拓展和深入研究。
量子点的制备及其光学性质研究

量子点的制备及其光学性质研究量子点是一种具有特殊光学性质的纳米材料,具有储存、传输、放大和调制信息等方面的潜在应用。
该材料可应用于光电子学,生物医学,太阳能电池和发光二极管(LED)等领域。
对于量子点这种特殊材料的制备和光学性质的研究,科学家们已经投入大量时间和精力,下面将着重讲解量子点的制备及其光学性质的研究。
一、量子点的制备制备量子点的方法有多种,我们这里讨论的是十分常用的溶液合成法。
溶液合成法是一种存在于水溶液中的化学反应方法,通过大量的组分的反应,在溶液中合成纳米颗粒,其特点是成本低、制备简单、控制尺寸精密度高。
量子点的制备从材料选择和反应溶液构成入手,常用材料包括半导体材料例如CdS、CdSe、ZnS等。
试剂通常采用有机锡和硫及有机卤代烃。
通过控制反应条件,可实现制备不同尺寸、形状、结构和组成的量子点。
量子点的尺寸直径从2到50纳米不等,纳米颗粒的尺寸越小,其量子效应越显著。
二、量子点的光学性质研究量子点具有独特的光学性质,并且表现出许多非常规性质,包括强的量子限制效应,发射光谱的宽度,颜色纯度等方面的特征,因此,对量子点的光学性质的研究非常重要。
在光学性质的研究中,重要的特性包括量子点的吸收和发射特性,其异常性质被证明可以应用到溶液中和固体中的电子学和光学器件中。
其中最明显的是量子点的荧光,其荧光频谱可以通过光激发调节。
人们发现,其荧光的波长可以通过改变量子点的大小或形状而控制。
在发光的同时,它们的长寿命可以使它们成为一种使用可见光波长微波长度差分技术的光学存储材料。
一些研究人员还采用周期阵列制备量子点并研究其光学性质。
该阵列的截面具有纳米等级,这可以使每个量子点的光学属性仅由其在数组中的位置,而不是其自身的形状确定,从而可以提高量子点阵列的荧光量。
三、未来展望随着量子点技术的不断发展,量子点已经被应用于航天器的太阳能电池、液晶显示器的背光源、生物荧光探测和医学成像等领域。
目前,量子点的应用仍在不断扩大。
量子点的合成与表征

量子点的合成与表征量子点是一种具有特殊物理学和化学特性的微小材料,它的尺寸通常在1-10纳米范围内。
由于量子点在尺寸和能量上的量子约束效应,其光、电、热、磁等性质都表现出与其体材料完全不同的特性,因此在电子学、光学、材料学等领域中有着广泛的应用前景。
本文将着重介绍量子点的合成与表征。
一、量子点的合成量子点的合成方法有很多种,常见的包括溶剂热法、微波炉合成、溶胶-凝胶法、气相法和电化学法等。
其中,以溶剂热法和微波炉合成法最为常见。
溶剂热法是将适量的物质在适当的溶剂中加热反应,形成一定大小和形状的量子点。
溶剂热法的反应步骤简单、操作方便,但其产率较低,需要复杂的后续处理。
与之相比,微波炉合成则是将反应混合物置于微波炉中,利用微波的加热效应促进溶液中的物质转化成量子点。
该方法具有反应速度快、反应温度低等优点,在制备一些特殊形状的量子点时,也具有一定的优势。
二、量子点的表征在合成过程中,如何准确、可靠地表征量子点的特性是很重要的。
目前,量子点表征手段主要有三种:紫外-可见光谱、荧光谱和透射电子显微镜(TEM)。
紫外-可见光谱是研究量子点吸收和发射特性最直接的手段之一。
通过对不同成分的物质样品进行紫外-可见光谱检测,可以得出它们对光的吸收程度与波长区域的信息。
荧光谱则是研究量子点光发射特性的重要手段。
在激发光的作用下,通过荧光光谱测试,可以得到量子点发射光的峰值位置、峰值强度、荧光寿命等信息。
除此之外,透射电子显微镜也是一种十分重要的量子点表征手段。
通过对样品进行高分辨率的TEM成像,并进行相关分析处理,可以得到量子点在空间结构和形貌上的详尽信息。
三、未来展望随着我国经济和科技的不断发展,量子点在更多领域得到了广泛应用。
例如,量子点发光二极管已经应用于照明、显示、激光器等领域;通过改变量子点的组成和结构,也可以实现更多样化的特性,比如光催化、量子点太阳能电池等。
但这其中仍然存在一些问题,比如制备高质量、单分散度好的量子点依然较为困难,表征手段还需要更加完善和深入。
生物合成量子点

生物合成量子点引言:量子点是一种具有特殊光学和电学性质的纳米材料,其尺寸通常在1-10纳米之间。
近年来,人们发现生物合成量子点在生物医学和光电子学等领域具有广阔的应用前景。
本文将介绍生物合成量子点的制备方法、特性、应用以及未来的发展方向。
一、生物合成量子点的制备方法生物合成量子点是通过利用生物体内或外的生物合成机制来制备的。
常见的制备方法包括植物提取、微生物发酵、酶促合成等。
植物提取是一种简单而有效的方法,通常通过将植物材料浸泡在溶剂中来提取量子点。
微生物发酵则是利用微生物的代谢活性来合成量子点。
酶促合成是利用酶的催化作用来合成量子点。
这些生物合成方法不仅具有环境友好、低成本的优势,而且可以控制量子点的尺寸、形状和表面修饰,从而调控其光学和电学性质。
二、生物合成量子点的特性生物合成量子点具有许多独特的特性,使其在应用中具有巨大潜力。
首先,生物合成量子点具有较窄的发射光谱,可以发出非常纯净的光。
其次,生物合成量子点具有优异的荧光量子产率和较长的荧光寿命,使其在生物成像和荧光标记等领域具有广泛应用。
此外,生物合成量子点还具有较高的化学稳定性和生物相容性,可以在生物体内长时间稳定存在。
最后,生物合成量子点还具有较高的光热转换效率和电荷传输效率,使其在光电子器件和光催化等领域具有潜在应用。
三、生物合成量子点的应用生物合成量子点在生物医学和光电子学等领域具有广泛的应用。
在生物医学领域,生物合成量子点可以用于生物成像、药物传递和肿瘤治疗等。
通过调控量子点的尺寸和表面修饰,可以实现对生物体内特定器官和细胞的高度选择性成像。
此外,生物合成量子点还可以作为药物载体,实现药物的靶向输送和控释。
在光电子学领域,生物合成量子点可以用于光电转换器件、光催化和光传感等。
通过将生物合成量子点与其他功能材料相结合,可以实现高效的光电转换和光催化反应。
四、生物合成量子点的未来发展方向生物合成量子点作为一种新兴的纳米材料,其研究仍处于起步阶段。
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量子点的制备方法综述及展望1.前言在最近的几十年里,量子点(QDs)即半导体纳米晶体(NCs)由于具有独特的电子和发光性质以及量子点在生物标记,发光二极管,激光和太阳能电池等领域的应用成为大家关注的焦点。
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量子点尺寸大约为1-10 纳米,它的尺寸和形状可以精确的通过反应时间、温度、配体来控制。
当量子点尺寸小于它的波尔半径的时候,量子点的连续能级开始分离,它的值最终由它的尺寸决定。
随着量子点的尺寸变小,它的能隙增加,导致发射峰位置蓝移。
由于这种量子限域效应,我们称它为“量子点” 。
1998 年 , Alivisatos和 Nie 两个研究小组首次解决了量子点作为生物探针的生物相容性问题, 他们利用MPA 将量子点从氯仿转移到水溶液,标志着量子点的生物应用的时代的到来。
目前,量子点最引人瞩目的的应用领域之一就是在生物体系中做荧光探针。
与传统的有机染料相比,量子点具有无法比拟的发光性能,比如尺寸可调的荧光发射,窄且对称的发射光谱宽且连续的吸收光谱,极好的光稳定性。
通过调节不同的尺寸,可以获得不同发射波长的量子点。
窄且对称的荧光发射使量子点成为一种理想的多色标记的材料。
由于宽且连续的吸收光谱,用一个激光源就可以同时激发一系列波长不同荧光量子点量子点良好的光稳定性使它能够很好的应用于组织成像等。
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量子点集中以上诸多优点是十分难得的,因此这就要求我们制备出宽吸收带,窄且对称的发射峰,高的量子产率稳定和良好生物兼容性的稳定量子点。
现在用作荧光探针的量子点主要有单核量子点(CdSe,CdTe,CdS)和核壳式量子点(CdSe/ZnS[39], CdSe/ZnSe[40])。
量子点的制备方法主要分为在水相体系中合成和在有机相体系中合成。
本文主要以制备量子点的结构及合成方法为主线分为两部分:第一部分综述了近十几年量子点在有机相中的制备方法的演变历程,重点包括前体的选择,操作条件和合成量子点结构。
第二部分介绍了近十几年量子点在水相中制备方法的改进历程,重点包括保护剂的选择及水热法及微波辅助法合成方法。
2.在有机体系中制备在有机相中制备量子点主要采用有机金属法,有机金属法是在高沸点的有机溶剂中利用前躯体热解制备量子点的方法,即将有机金属前躯体溶液注射进250~300℃的配体溶液中,前躯体在高温条件下迅速热解并成核,晶核缓慢生长成为纳米晶粒。
通过配体的吸附作用阻滞晶核生长,并稳定存在于溶剂中。
配体所采用的前躯体主要为烷基金属(如二甲基隔)和烷基非金属(如二-三甲基硅烷基硒)化合物,主配体为三辛基氧化膦(TOPO),溶剂兼次配体为三辛基膦(TOP)。
这种方法制备量子点,具有可制备量子点的种类多、改进纳米颗粒性能的方法多及所量子点的量子产率高等优点,其粒径分布可用多种手段控制,因而成为目前制备量子点的主要方法。
2.1 单核量子点的制备1993 年,Murray 等采用有机金属试剂作为反应前驱物,在高温有机溶剂中通过调节反应温度,合成了量子产率约为10%、单分散(± 5%)的CdSe 量子点。
他们采用TOPO 作为有机配位溶剂,用Cd(CH3)2 和TOP-Se 作为反应前驱物,依次将其注入到剧烈搅拌的350℃TOPO 溶液中,在短时间内生成大量的CdSe 纳米颗粒晶核,然后迅速降温至240℃以阻止CdSe 纳米颗粒继续成核,随后升温到260~280℃并维持一段时间,根据其吸收光谱监测晶体的生长,当晶体生长到所需要的尺寸时,将反应液冷却至60℃。
加入丁醇防止TOPO 凝固,随后加入过量的甲醇,由于CdSe 纳米颗粒不溶于甲醇,通过离心便可得到CdSe 纳米颗粒。
通过改变温度,可以将粒径控制在2.4~13nm 之间,且表面的TOPO 可以用吡啶、呋喃等代替。
此后,Peng 等又通过进一步优化工艺条件 ,将两组体积不同,配比一定的Cd (CH3) 2、 Se、TOP 的混合溶液先后快速注入高温 TOPO 中的方法制得了棒状的 CdSe量子点,从而扩展了该合成方法对量子点纳米晶粒形状的控制。
利用这种方法合成的量子点受到杂质和晶格缺陷的影响,因此量子产率较低。
由于Te 更容易被氧化,所以制备高质量的CdTe 要比制备CdSe,CdS 难得多。
2001 年,Dmitri.V 等用DDA(十二胺)代替TOPO作反应溶剂合成高质量的CdTe 量子点,量子产率可达65%,且窄的发射光谱覆盖红色和绿色光区。
为了更好的理解CdTe 量子点的成长机理,2002 年,Sanser[17]报导了同样用DDA(十二胺)和TOP 的混合溶液作前体,分别在145℃,165℃,和180℃下制备的CdTe 的尺寸依次为2.4nm,2.7nm,2.9nm。
实验中发现,反应温度越高,量子点成长速度越快,量子产率越高,量子点发光寿命越长。
因为有机隔,有机锌等试剂本身剧毒,在常温下不稳定,易燃易爆,所以整个制备过程必须严格控制在无水无氧的条件下进行,而且当把有机隔注入高温TOPO 时,会产生金属沉淀,还有就是有机隔的价格昂贵,这些缺点限制了有机金属法的应用和进展,需要找到有机隔的替代品。
2001 年,Peng[18]等对传统方法进行改进,选用CdO 代替Cd(CH3)2 作为Cd 的前体,选用 HPA(己基膦酸)和 TDPA(十四烷基膦酸)作为强配体,在纯度为90 %的 TOPO 中一步合成出了高质量的 CdS、 CdSe、CdTe 量子点。
由于不采用有机镉作为原料,反应不需要在严格的无水、无氧的条件下进行,而且反应温度较低(250~300℃),反应温和,成核速度慢(几十秒),增强了实验的再现性,大大地简化了制备工艺,减轻了对环境的污染。
随后,Qu[19]等继续用CdO 代替有机隔加入到TOPO-HAD(十六胺)中混合体系中制备CdSe,实验表明,量子产率和荧光强度等和反应初加入Cd 前体和Se 前体的摩尔质量比密切相关,当Se 前体过量Cd 前体5~10 倍时,所得量子点的量子产率在室温下可达85%,对应半峰宽仅23nm,并可稳定保存数月。
接着,Qu 等[20]在上述实验研究基础上,研究了不同前体/溶剂/配体组合对制备量子点的影响,合成出粒径1.5~25nm 的CdSe 量子点。
研究表明选用Cd(Ac)2 与脂肪酸这一前体/溶剂组合,因其反应速度快,适合合成粒径大的CdSe 量子点。
后来,量子点的合成工艺又有了新的改进,一些价格低廉,绿色环保的试剂逐渐被采用,代替常用的TOPO,TOP 等有机试剂。
例如油酸作配体,ODE(十八碳烯)代替TOPO 作高温反应溶剂。
2002 年,Yu 等首次用油酸和ODE(十八碳烯)分别作配体和非配位溶剂,合成高质量的CdS 量子点。
同样这种方法也应用到合成其它量子点上,包括ZnSe。
2004 年,Li 等利用 Zn 的脂肪酸盐硬脂酸锌作为 Zn 前体在ODE 中制得了高度单分散的 ZnS 和 ZnSe 量子点,量子产率高到50%,半峰宽只有14nm。
但是试验中,仍然用到TOPO溶解Se 粉,没有真正实现替代有机溶剂。
近年来,又出现了另外一种长烷基链烷烃-液体石蜡,橄榄油作溶剂的报道,与TOPO及ODE 等有机溶剂相比,液体石蜡和橄榄油价格更低廉。
2006 年,Sapra 等利用橄榄油同时作为溶剂和配体 ,制得了高度单分散的 CdSe 纳米晶粒,合成量子点尺寸在2.3~6.0nm,所对应的光谱范围485~640 nm,但是量子产率偏低,只有10 %~15 %。
2007 年,Dai等同样用橄榄油同时作为溶剂和配体合成高度分散的ZnSe 纳米晶体和纳米花,整个操作过程简单,不需除氧操作,所用试剂绿色环保,重现性好,他们不仅报导了一种新颖的ZnSe纳米花合成方法并且提出了纳米花合成的机理。
2005 年,唐等采用液体石蜡作为 Se 的溶剂,油酸作为配体,溶解 CdO 形成 Cd 前体溶液。
在剧烈搅拌的条件下,Se 可溶于高温液体石蜡( > 220℃)中形成 Se 前体溶液,将 Cd 前体溶液快速注入到 Se 前体溶液中反应 ,制得了 CdSe 量子点,量子产率可以达到60%。
利用这种合成方法,邢等[26]合成了高质量的 CdTe 量子点,利用这种方法制得的 CdTe 量子点均为立方闪锌矿结构, 粒径范围为3~7 nm,最大发射波长在570~720 nm 范围内连续可调,荧光量子产率最高达到65%,重要的是发现量子点在15~60℃具有良好的热稳定性,有利于生物领域中的应用。
同年他们成功地将这种油溶性 CdSe 量子点通过溶胀的方法包入多孔聚苯乙烯微球中形成性能优异的水溶性荧光微球[27]。
此外,2007 年,Liao 等采用液体石蜡作溶剂,油酸作反应媒介在较低温度170℃时制得高度单分散的CdSe 量子点,但是量子产率较低。
2.2 核壳式量子点量子点荧光的产生,是由于吸收激发光以后,产生电荷载体的重组。
如果制备的量子点有大量的缺陷,就会发生电荷载体的无辐射重组,严重影响量子产率;如果缺陷仅位于粒子的表面,可以通过化学方法来改善这些缺陷。
因此人们想到用长链烷烃作表面活化剂,提高量子产率,但是有机配体很难同时钝化量子点表面的阴离子和阳离子,对无机材料来说,不仅可消除表面阴阳离子,而且产生新的纳米晶体[29]。
实验结果表明,量子点的荧光性质确实可以通过表面修饰,特别是在在半导体量子点核上外延生长另一种晶格匹配、宽带隙的壳材料对于半导体量子点的稳定性和可加工性有很大的改善作用。
这样,当光作用到量子点时形成的电子和空穴就会被限域于核材料内部,从而减少了非辐射复合,提高半导体材料的光致发光和电致发光性能,同时抗光氧化能力、化学稳定性和热稳定性都得到显着提高。
1995 年,Hines 等[38]以Zn (CH3 ) 2 (二甲基锌)和 (TMS) 2S(六甲基二硅硫烷)作为 Zn前体和 S 前体,用有机金属法制备出了CdSe/ZnS 核壳结构的量子点。
包覆层ZnS 消除了原子表面的悬挂键,减小了量子点发生团聚的可能,使其在室温下的量子产率有了显着的提高,可以达到50%。
1996 年,Bawendi 等[39]又利用 ZnEt2 (二乙基锌)和(TMS) 2S 作为 Zn 前体和 S 前体,在 CdSe 的表面包覆了 ZnS,有效的限制了载流子,可以将 CdSe 在室温下的量子产率提高到40~50%左右。
尽管当时大家的研究集中在ZnS 包裹的CdSe 量子点上,由于CdSe 与ZnS 晶格失配度较大(≈12%),因此造成在量子点表面形成新的缺陷,使调高量子产率程度有限。
但是壳材料CdS (≈3.9%),ZnSe (≈6.3%)与CdSe 核的晶格失配度相对较小,而且ZnSe 量子点的荧光发射光谱范围在从蓝光到紫外光的短波范围,因此它在电子行业应用的巨大潜力吸引了不少科研人员的注意。