论文总字数：20773字

摘 要

采取碲粉为碲源，以巯基丙酸为稳定剂，来制备得到CdTe量子点。优化前体浓度和pH值等制备条件，并利用透射电子电镜、X线粉末衍射、紫外吸收光谱和荧光光谱等手段，对制备得到的CdTe量子点的状貌特征、晶体结构和化学性质进行表征。实验结果表明，得到的CdTe量子点分散性良好，具有立方闪锌矿构造，并且紫外吸收峰明显，荧光发射峰峰形对称。并且适当降低前体浓度和pH值可提高荧光量子产率。

关键词：CdTe量子点 巯基丙酸 量子产率

Preparation and characterization of CdTe quantum dots

Abstract

By employing mercaptopropionic acid (MPA) as a stabilizer, CdTe quantum dots have been synthesized in an aqueous phase using a Te source. After optimizing preparation conditions such as precursor concentration and pH value, by using transmission electron microscope, X-ray powder diffraction, ultraviolet absorption spectrum and fluorescence spectrum, the morphology, crystal properties and chemical properties of the preparation of CdTe quantum dots were characterized. Results show that the preparation of CdTe quantum dots possess high degree of dispersity and sphalerite structure, also it has the obvious ultraviolet absorption and symmetric fluorescence emission peak. The decrease of the precursor concentration and the pH value appropriately can improve the fluorescence quantum yield as well.

Key Words: CdTe quantum dots; mercaptopropionic acid (MPA); Quantum yield

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 CdTe量子点的概述 2

1.1.1 量子点的光学性质 2

1.1.2 量子点的量子效应 3

1.2 量子点的应用 4

1.2.1 生物医学中的应用 4

1.2.2 定量分析中的应用 5

1.2.3 分子间测距 6

1.2.4 其他方面的应用 6

1.3 量子点的制备 7

1.3.1 有机相合成法 7

1.3.2 水相合成法 8

1.3.3 水热法 8

1.3.4 微波辅助水热法 9

1.4 研究背景及内容 9

第二章 CdTe量子点的制备 11

2.1 试剂和仪器 11

2.1.1 实验试剂 11

2.1.2 实验仪器 11

2.2 CdTe量子点的合成 12

2.2.1 NaHTe前驱体的合成 12

2.2.2 量子点的成核与生长 12

2.3 量子点的分析和表征 12

2.3.1 透射电镜分析 12

2.3.2 红外光谱分析 13

2.3.3 X线粉末衍射分析 13

2.3.4 紫外-可见吸收光谱和荧光发射光谱的表征 13

2.3.5 荧光量子产率的测定 13

第三章 结果和讨论 16

3.1 透射电镜分析 16

3.2 红外光谱分析 16

3.3 X线粉末衍射分析 17

3.4 紫外吸收与荧光光谱分析 18

3.5 镉前体浓度的影响 20

3.6 pH值的影响 20

第四章 结论和展望 21

参考文献 22

致谢 27

第一章 绪论

1.1 CdTe量子点的概述

量子点由于优良的半导体性能，在光电范围内应用广泛。在科研项目中，量子点材料充当醒目角色，在激发器、光敏三极管、电荷耦合元件和光耦合器等光电学器件发挥重要作用。由于量子点三维尺寸低于100 nm，量子点也是纳米材料，同时量子点绝大多数粒径大小分布在1~10 nm，所以量子点属于零维纳米材料。制备而成的量子点先成核再生长，进行晶粒聚集，所以量子点的微观形状不一。从元素种类看，一些主族金属元素组成量子点；从结构上看，可以通过多重稳定剂进行包覆，达到对量子点性能提升。通过对前体和配体溶液种类和浓度选择，以及对制备条件的控制，可以达到预期状貌以及粒径的大小，所以量子点材料具有很强的可操控性和可选择性。与普遍使用的的荧光素类以及罗丹明类染料对照，量子点具备独特优势：激发光谱覆盖范围广、发射光谱峰形尖锐、发光效率高、存活寿命长及机体亲和力程度高^[1]。这使得量子点作为荧光探针或者标记物在生物医学、药物化学、食品检测等范畴也发挥重要作用。

1.1.1 量子点的光学性质

量子点材料普遍发光效率较高，其优良的品质包含有：

（1）量子点的激发波长覆盖范围广，而普遍使用的荧光素类以及罗丹明类染料的激发谱图波长范围窄^[1]。可通过某确定相同激发波长，分别激发结构性质相异的量子点，进而通过发光性能各异，可达成数个由不同标记物标记的实验组的区分^[2]。

（2）量子点的荧光颜色可调控。由于量子限域效应，通过对材料组分和特定粒径大小的选择，来控制量子点能隙能量的大小。即在量子点发射波长涵盖范围内，可根据实际情况，选择合适的发射波长，以达到预期值^[3]。

（3）量子点发射峰峰形较为尖锐，峰形对称且无曳尾^[4]。而普遍使用的荧光素类以及罗丹明类染料的发射峰峰形平坦，峰形无对称性，且在长波方向峰形严重拖尾峰。并且在用于对细胞标记时，生物体内部组织自身发射长和有机发射波长共同范围较大，产生荧光增大^[5]。另外，在相同某激发波长下激发，不同颜色有机荧光分子的荧光发射光谱易发生重叠，而量子点荧光标记物的荧光发射光谱物无重叠^[6]。

（4）量子点的斯托克位移数值大。量子点吸收光子能量会大于量子点辐射出光子的能量。量子点发射光谱和激发光谱比照，量子点发射光谱会向波长较长方向移动^[7]。量子点的斯托克位移数值大于普遍使用的荧光素类以及罗丹明类染料，由于普遍使用的荧光素类以及罗丹明类染料的斯托克位移数值较小，导致要分离排除由标记物受到激发产生的激发光造成的背景荧光难度增加^[8]。由于更大的斯托克位移数值更有利于排除激发光引发的环境信号，保留所需的荧光信号，因而通过使用量子点作为发光标记物所得标定结果的信噪比相对较高^[9]。

请支付后下载全文，论文总字数：20773字