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水热法石墨烯量子点的制备及其表征(3)

时间:2017-05-30 15:57来源:毕业论文
族 量子点 Ⅱ~Ⅵ Ⅲ~Ⅴ MgS,MgSe,MgTe,CaS,CaSe,CaTe,SrS, SrSe,SrTe,BaS,BaSe,BaTe,ZnS,ZnSe, ZnTe,CdS,CdSe,CdTe,HgS,HgSe GaAs,InGaAs,InP,InAs 1.2.1 量子点的性质 量子点是1 ~ 10 nm的微晶,


族    量子点
Ⅱ~Ⅵ
Ⅲ~Ⅴ    
MgS,MgSe,MgTe,CaS,CaSe,CaTe,SrS,
SrSe,SrTe,BaS,BaSe,BaTe,ZnS,ZnSe,
ZnTe,CdS,CdSe,CdTe,HgS,HgSe
GaAs,InGaAs,InP,InAs
1.2.1 量子点的性质
量子点是1 ~ 10 nm的微晶,可以通过控制反应时间、温度、配体来精确控制量子点的尺寸和形状。当量子点尺寸小于它的波尔半径时,量子点的连续能及开始分裂,能级最终由量子点的尺寸决定。随着尺寸变小,能级能隙增加,导致荧光发射波长蓝移[27]。
与传统的有机荧光染料相比,量子点具有以下特点[28]:
(1)具有宽的激发波长范围及窄的发射波长范围;
(2)量子点的发射峰窄而对称,重叠小;
(3)量子点的发射波长可通过控制它的大小和组成来调谐;
(4)量子点的荧光强度及稳定性是普通荧光染料的100倍左右;
(5)生物相容性好。
1.2.2 量子点的制备
近四十年来,量子点的制备从有机相到水相,从低荧光量子产率到高荧光量子产率,从短荧光寿命到长荧光寿命,量子点的制备技术在不断发展。目前,量子点的制备主要有两种途径,即有机相制备和水相制备。
(1) 有机相制备
在有机相中制备量子点主要采用有机金属法。其具体过程是将有机金属前驱体溶液注进250 ~ 300℃的配体溶液中,前驱体在高温条件下迅速热解并成核,晶核缓慢生长成为量子点。通过配体的吸附作用阻滞晶核生长,并稳定存在于溶剂中。
(2) 水相制备
水相制备包括普通法制备、水热法制备、辅助微波法制备。
a.    普通法制备多选用Zn2+、Cd2+或Hg2+作阳离子前驱体,Se2-或Te2-作阴离子前驱体,多官能团疏基小分子作保护剂,通过加热回流前驱体混合溶液使量子点逐渐成核并生长。
b.    水热法是指在特制的密闭反应器(如高压反应釜)中,通过将水加热到超临界温度或接近超临界温度(此时,反应器内将产生高压)而制备量子点的一种方法[29]。
c.    辅助微波法是利用微波辐射从分子内部加热,避免了普通水浴或油浴局部过热以及量子点生长速度缓慢等问题。

有机相中制备的量子点具有较高的荧光量子产率、较窄的荧光半峰宽、较好的单分散性和稳定性;但存在试剂毒性强、实验成本高、操作安全性低等诸多缺点。水相制备量子点具有试剂无毒、廉价、操作简单、环境友好、并有高度的重现性。同时,水相制备的量子点具有优越的生物相容性,可以直接应用于生物体系。

最近几年人们采用最新发现的石墨烯材料成功地制备出了量子点[30-33]。这一开创性的工作正是出自于 2010 年诺贝尔物理学奖得主——英国曼彻斯特大学教授安德烈•海姆和康斯坦丁•诺沃肖洛夫。从此,科研工作者不断的进行实验,探索制备石墨烯量子点的新方法。
1.3 石墨烯量子点
当石墨烯片具有有限的面积时,便形成了零文的石墨烯量子点,这种量子点可以具有不同的几何形状。较引人关注的是具有矩形、三角形和751边形等形状的量子点[34-38],这几种量子点的边界可以完全是锯齿型或扶手椅型。对于某些特殊形状,量子点内电子的总自旋不为零,预示着这类材料同样具有重要的潜在应用,如用作自旋存储器纳米晶体管等[38-42]。进一步研究还发现,石墨烯量子点的电子结构和磁性受到许多因素的共同影响,如量子点的尺寸形状以及边界碳原子的形貌等,特别是磁性性质,迄今仍停留在理论计算阶段,而且缺乏合理的理论解释[37,42,43]。
1.3.1 石墨烯量子点制备的意义 水热法石墨烯量子点的制备及其表征(3):http://www.751com.cn/cailiao/lunwen_8082.html
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