多色cdte半导体量子点的制备及其荧光性能测定

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1、多色CdTe半导体量子点的制备及其荧光性能测定班级：姓名：学号：多色CdTe半导体量子点的制备及其荧光性能测定摘要：Cde（E=S、Se、Te）量子点可以使用多聚磷酸盐或巯基化合物为配体在水相中直接合成。巯基化合物既可以作为稳定Cd2+的良好配体，同时也与生物体中的氨基酸、蛋白质等物质有较好的亲和性，可以在合成后不经表面修饰直接应用于生物标记领域，其中TGA和MPA等被广泛用于量子点的合成。本实验采用TGA为配体来合成水溶性的CdTe量子点。关键词：纳米材料半导体量子点荧光一、引言纳米材料是指三维空间尺寸至少有一维处于纳米量级的材

2、料。包括纳米微粒、量子点等零维材料，直径为纳米量级的线状材料，厚度为纳米量级的薄膜与多层膜以及基于上述低维材料所构成的固体。纳米材料具有很特殊的表面效应和界面效应，小尺寸效应和量子尺寸效应等。半导体量子点是指当半导体材料的粒径从体相逐渐减小至一定临界尺寸以后电子在三个维度上都受限制的材料。目前研究较多的是II～Ⅵ族的CdS、CdSe、CdTe等半导体量子点。本次实验重在了解纳米材料及量子点的基本知识及量子点光致发光的基本原理和II～Ⅵ族半导体量子点的合成方法，并且熟悉荧光光谱仪的结构、原理和应用，掌握CdTe半导体量子点的合成方法

3、。二、实验部分2.1研究意义纳米材料的研究和应用涉及到包括物理、化学、材料、电子、生物、医药等多个学科与领域，成为世界各国重点研究的高技术前沿阵地。半导体量子点具有以下的荧光特性：（1）具有很宽的激发光谱；（2）可以制备荧光光谱各异的量子点；（3）量子点用于生物生物标记时，荧光光谱易识别，更利于分析（4）量子点比有机染料稳定，可以经受长时间、反复多次的光激发，不易发生荧光漂白现象。因此量子点有望代替传统的有机染料分子探针，促进生物学研究的发展并拓展量子点材料的应用范围。目前，量子点已被应用的领域有：（1）量子点荧光探针；（2）多色

4、编码技术；（3）生物相容及特异性吸附蛋白；（4）免疫检测；（5）生物成像技术；（6）活体组织成像；（7）指纹显现。随着科学的发展，量子点的应用前景将更广阔。本次实验重在了解纳米材料及量子点的基本知识及量子点光致发光的基本原理和II～Ⅵ族半导体量子点的合成方法，并且熟悉荧光光谱仪的结构、原理和应用，掌握CdTe半导体量子点的合成方法。2.2实验目的1、了解纳米材料及量子点的基本知识2、了解量子点光致发光的基本原理3、熟悉荧光光谱仪的结构、原理和应用4、了解Ⅱ-Ⅵ族半导体量子点的合成方法5、掌握CdTe半导体量子点的合成方法2.3实验

5、原理2.3.1量子点发光原理对于典型的半导体量子点，如CdSe/ZnS核壳量子点，通常情况下，在激发光源的激发下，形成电子-空穴对（激子），在高能射线的作用下，电子从价带内的基态能级跃迁到导带内的高能级，处于高能级的电子不稳定，通过不同形式经中间的激发态能级再跃迁回价带内的基态能级，并与空穴复合发光。2.3.2荧光量子产率产生荧光发射的光子数与其所吸收的激发光子数之比。现在测量荧光物质的量子产率都是测量其与标准荧光物质（如罗丹明）的相对值并换算得到的。换算公式：∅x=∅rArAxIrIx(nxnr)2DxDr其中∅x和∅r分别表示

6、被测样品和标准参考样品的量子产率（其中罗丹明6G的量子产率∅r=95%）；Ax和Ar分别表示被测样品和标准参考样品在激发波长对应处的吸光度；Ix和Ir分别表示被测样品和标准参考样品对应激发光的强度；nx和nr分别表示被测样品（水，nx=1.333）和标准参考样品溶剂（乙醇，nr=1.359）的折光率；Dx和Dr分别表示被测样品和标准参考样品的荧光积分面积。2.3.3合成工艺目前获得水溶性量子点的方法有两种：（1）油相转水相法；（2）水相直接合成。CdE（E=S,Se,Te）量子点可以使用多聚磷酸盐或巯基化合物为配体在水相中直接合成

7、。巯基化合物既可以作为稳定Cd2+的良好配体，同时也与生物体中的氨基酸、蛋白质等物质有较好的亲和性，可以在合成后不经表面修饰直接应用于生物标记领域。本实验采用巯基乙酸为配体来合成水溶性的CdTe量子点。2.3.4化学方程式：（1）NaHTe制备反应方程式4NaBH4+2Te+7H2O=2NaHTe+Na2B4O7+14H2（2）CdTe合成反应方程式Cd2++RSH=Cd(RS)++H+Cd(RS)++HTe-+OH-+H+=CdTeRSH+H2O2.4实验内容2.4.1NaHTe前驱体的制备称取0.12g硼氢化钠和2mL去离子水

8、于50mL小锥形瓶中，用氮气吹扫5min，然后加入0.06gTe粉，热水浴反应（60-70°C），有气泡产生，直至黑色Te粉完全消失，溶液颜色由紫色变成无色（5-10min），得到无色透明的NaHTe水溶液。2.4.2CdTe量子点的合成称取0.2