CdTe量子点复合材料的制备及其荧光性能研究
半导体量子点是一类尺寸小于10nm的纳米晶，由于具有显著的表面效应、量子尺寸效应等而使其具有比传统有机染料更优异的光学特性，在生物标记、离子检测、光电器件等方面应用广泛。水相法合成量子点方法简单，毒性低，更经济。目前利用量子点对金属离子灵敏的荧光猝灭响应，可将其作为离子探针检测水溶液中的金属离子。纯量子点粉体的本征热不稳定性极大的限制了其在固体材料中的应用，本论文采用静电组装法和离子交换原位合成法将CdTe量子点引入层状材料麦羟硅钠石(MD)中，得到性能优异的CdTe/MD复合荧光粉体，进一步通过热熔共混的方法将其与聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)高分子材料复合，得到具有优异荧光特性的高分子复合材料。另外，采用静电纺丝法、原位聚合法，溶剂热蒸发法将合成的CdTe量子点复合到聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)基体中，系统研究了不同工艺条件对CdTe/PMMA复合材料荧光性能的影响。研究结果如下: 1.采用水相回流法合成了L-半胱氨酸修饰的CdTe量子点，粒径为2～4nm，可作为荧光探针检测水溶液中的Cu2+浓度，线性范围为400～4000nmol/L，检测限为85nmol/L。对模拟水样中Cu2+的测定值与实际加入值基本吻合。 2.采用静电组装法和离子交换原位合成法均能成功将CdTe量子点引入MD层间制备出CdTe/MD复合物荧光粉体。MD层板的限域保护作用有效地抑制了CdTe量子点的团聚，使其在粉体状态仍表现出优异的荧光性能和较好的热稳定性: (1)采用静电组装法，当以最大发射波长λem(max)为550nm左右的CdTe量子点为母液，物料比为V(CdTe)/m(MD)=50mL/0.5g时，得到的CdTe/MD复合材料荧光强度最强，其耐热性也最佳。HRTEM表明CdTe量子点很好地分散于MD基质中，不发生团聚，XRD结果表明量子点的存在不影响MD的主体层板结构。 (2)采用离子交换原位合成法，当回流时间为5min～24h，复合材料的最大发射波长λem(max)可在501～557nm范围内调谐，当回流时间为30min时，荧光最强。 (3)将CdTe/MD复合材料粉体进一步添加到聚乙烯、聚丙烯的热塑中，得到CdTe/MD-PE，CdTe/MD-PP复合材料，材料荧光颜色可在黄色、橙黄色、橙红色间调谐。 3.采用静电纺丝法制得CdTe/PMMA复合纤维，其直径为2～3μm，且表面分布有直径为100nm左右的孔，具有与初始量子点溶液基本相同的最大发射波长λem(max)。采用溶剂热蒸发法制备出CdTe含量在2.12～6.10wt％的透明CdTe/PMMA荧光复合薄膜，其中6.10 wt％CdTe/PMMA复合物膜的荧光强度最大。TEM表明，CdTe量子点能均匀地分散于PMMA中;荧光分析和荧光寿命测试表明，与纯的量子点粉体相比， PMMA基质中CdTe量子点的荧光性能和光稳定性均有很大的提高。热重分析表明，CdTe量子点的存在对PMMA的热稳定性有所提高。当改变CdTe量子点的最大发射波长λem(max)为539 nm，555 nm，566 nm和588nm时，所制得的6.10 wt％ CdTe/PMMA复合物膜的最大发射波长λem(max)分别为538，553，565和584 nm，其荧光颜色可在绿色、黄绿色、黄色、橙色间调谐。
CdTe量子点;复合材料;荧光性能;荧光探针
北京化工大学
硕士
化学
刘建军
2015
中文
O657.3
115
2015-12-29（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）