新型铜铟硫基多色量子点的制备及其性能研究

【摘要】铜铟硫(CuInS2)量子点以其独特的吸收系数高、荧光性能稳定、生物毒性低以及斯托克斯位移大等优势逐步取代传统的Ⅱ-Ⅵ型量子点而成为新一代的荧光纳米材料,并在生物、物理等诸多领域受到人们越来越广泛的关注。然而,由于自身的带隙宽度较窄,CuInS2量子点的荧光发射范围仅限于近红外区,这在很大程度上限制了CuInS2量子点的应用潜力。因此,如何对CuInS2量子点进行改进,拓宽荧光发射范围,促进其在各个领域中的应用成为目前亟待解决的问题。基于此,本论文设计利用简单可行的方法分别制备了三种基于铜铟硫的荧光发射波长可调的新型多色量子点,得到的主要结果如下：1.采用一锅加热法,简单、有效制备了高质量CuInS2量子点,并通过改变反应时间、温度、原料比等主要反应条件调节量子点的荧光发射范围,使其覆盖近红外、红色、橙色等区域。经过表面钝化之后,荧光发射波长可调的CuInS2多色发光量子点的荧光强度和稳定性得到进一步提高。同时在钝化过程中,量子点荧光光谱发生明显的蓝移现象,利用这一现象我们可以进一步改进合成方法,为更加有效地合成多色的CuInS2量子点指明了方向。2.设计制备了不同Cu:In比例的CuxInS2/ZnS型量子点,并对各种不同Cu:In比例的量子点合成条件进行优化探索。与CuInS2量子点相比,制备的CuxInS2/ZnS量子点的荧光发射范围得到进一步拓宽,荧光发射颜色覆盖红色光、橙色光和黄色光领域。研究发现,调节加入的阳离子前体比例除了可以改变量子点的荧光发射波长之外,还能有效提高量子点的荧光强度。3.利用热注射的新型方法制备了内部组成成分可调的四元合金型Cu-In-Zn-S量子点,并有效解决了四元成核性的难题。与CuxInS2/ZnS系列的三元量子点相比,Cu-In-Zn-S合金型四元量子点的荧光发射范围得到进一步提升,覆盖深红色、红色、橙色、黄色和绿色等所有可见光区域。在经过ZnS包壳钝化处理后,Cu-In-Zn-S/ZnS量子点的荧光量子产率高达75.8%。通过此方法可有效制备铜铟硫类型的多色量子点,使其在生物成像、太阳能电池、LED灯等主要研究领域具有更广阔的应用前景。
【作者】冷泽山；
【导师】韩鹤友；
【作者基本信息】华中农业大学，应用化学，2014，硕士
【关键词】铜铟硫量子点；纳米材料；多色发光；荧光性质；合金结构；

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