ZnO量子点的表面修饰及发光性能研究

论文摘要

表面修饰可改善量子点的尺寸分布和发光稳定性,提高其生物相容性,便于量子点在生物标记中的应用。ZnO量子点是一种无毒的材料,对其表面修饰后发光性能的研究具有重要的意义。本研究采用溶胶-凝胶法,通过调整实验参数和工艺条件,制备得到尺寸分散均匀、具有强绿光发射的ZnO量子点。通过紫外-可见吸收光谱和瞬态光谱结果分析,可得出ZnO量子点的吸收为本征吸收,绿光发射为与氧空位有关的缺陷发光。在制备得到分散均匀ZnO量子点的基础上,本实验利用带有不同官能团的有机表面修饰剂,如油酸、聚乙烯吡咯烷酮、十二胺、十二硫醇和巯基乙酸对ZnO量子点进行表面修饰。通过透射电镜结果观察,可得到分散均匀的纳米ZnO。同时,通过红外谱图和XPS光电子谱图表征,证明这些有机表面修饰剂修饰在ZnO量子点的表面。本研究对修饰后ZnO量子点的发光性能进行了表征,通过分析光致发光谱、紫外-可见吸收光谱和瞬态光谱结果,对比了修饰前后ZnO量子点的发光性能。研究发现经表面修饰剂修饰后,ZnO量子点的发光强度或发光峰位发生了改变。同时,ZnO量子点的绿光发射的荧光寿命均发生缩短,这进一步验证了修饰剂的作用,说明量子点的表面态发生改变,导致量子点发光路径的改变,使其荧光寿命缩短。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 纳米氧化锌概述
• 1.3 纳米氧化锌的制备
• 1.3.1 物理制备方法
• 1.3.2 化学制备方法
• 1.4 纳米氧化锌的光致发光研究
• 1.5 纳米氧化锌的应用
• 1.6 纳米氧化锌在化学合成和应用中存在的问题
• 1.7 纳米氧化锌的表面修饰进展
• 1.8 本课题的研究思路及创新之处
• 第二章 实验原料与实验装置
• 2.1 实验原料
• 2.2 实验设备
• 2.2.1 85-2 型恒温磁力搅拌器
• 2.2.2 超声波清洗器
• 2.2.3 离心机
• 2.2.4 电子天平
• 2.2.5 三用紫外灯
• 2.3 表征手段
• 2.3.1 微观结构分析（TEM）
• 2.3.2 结晶相分析（XRD）
• 2.3.3 元素分析（EDS）
• 2.3.4 表面化学键分析（FTIR）
• 2.3.5 表面价键分析（XPS）
• 2.3.6 光致发光分析（PL）
• 2.3.7 紫外-可见吸收分析（UV-Vis）
• 2.3.8 瞬态光谱分析（TRPL）
• 第三章 ZnO 量子点的制备及发光性能研究
• 3.1 ZnO 量子点的制备
• 3.2 ZnO 量子点形貌的影响因素
• 3.2.1 ZnO 量子点的结构和形貌表征
• 3.2.2 反应物的种类对ZnO 量子点形貌的影响
• 3.2.3 反应温度对ZnO 量子点形貌的影响
• 3.2.4 放置时间对ZnO 量子点形貌的影响
• 3.2.5 ZnO 量子点的形成机理分析
• 3.3 ZnO 量子点发光性能的表征及分析
• 3.3.1 ZnO 量子点的发光性能及发光机理分析
• 3.3.2 反应物的种类对ZnO 量子点发光性能的影响
• 3.3.3 反应物的浓度配比对ZnO 量子点发光性能的影响
• 第四章 ZnO 量子点的表面修饰及发光性能研究
• 4.1 油酸修饰ZnO 量子点
• 4.1.1 实验部分
• 4.1.2 油酸修饰ZnO 量子点的形貌分析
• 4.1.3 油酸修饰ZnO 量子点的表面价键分析
• 4.1.4 油酸修饰ZnO 量子点的发光性能及发光机理分析
• 4.2 PVP 修饰ZnO 量子点
• 4.2.1 实验部分
• 4.2.2 PVP 修饰ZnO 量子点的形貌分析
• 4.2.3 PVP 修饰ZnO 量子点的表面价键分析
• 4.2.4 PVP 修饰ZnO 量子点的发光性能测试
• 4.3 十二胺修饰ZnO 量子点
• 4.3.1 实验部分
• 4.3.2 十二胺修饰ZnO 量子点的形貌分析
• 4.3.3 十二胺修饰ZnO 量子点的表面价键分析
• 4.3.4 十二胺修饰ZnO 量子点发光性能测试
• 4.4 十二硫醇修饰ZnO 量子点
• 4.4.1 实验部分
• 4.4.2 十二硫醇修饰ZnO 量子点的形貌分析
• 4.4.3 十二硫醇修饰ZnO 量子点的表面价键分析
• 4.4.4 十二硫醇修饰ZnO 量子点的表面化学键分析
• 4.4.5 十二硫醇修饰ZnO 量子点的发光性能测试
• 4.5 巯基乙酸修饰ZnO 量子点
• 4.5.1 实验部分
• 4.5.2 巯基乙酸修饰ZnO 量子点的形貌分析
• 4.5.3 巯基乙酸修饰ZnO 量子点的表面价键分析
• 4.5.4 巯基乙酸修饰ZnO 量子点的发光性能测试
• 4.6 表面修饰ZnO 量子点的发光小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 发表论文和科研情况说明
• 致谢