基于石墨烯/硫化铅量子点异质结的窄带光电探测器

纳米材料硫化铅量子点(PbS QD)以其高光吸收率和尺寸可调的带隙,被视为短波红外(SWIR)光电探测器的重要候选材料。将卤素配体置换的PbS QD薄膜与单层石墨烯结合制备了石墨烯/硫化铅量子点异质结光电探测器。采用液相配体交换技术结合单步旋涂工艺,实现了PbS QD薄膜的均匀沉积。该技术不仅减少了缺陷态的产生,而且通过单步旋涂工艺能够实现所需薄膜厚度的快速沉积,简化了器件制备流程,满足工业化生产要求。测试了器件在SWIR波段的性能,结果显示该光电探测器在1550 nm处响应度为1.26×10^(4)A/W,显著高于其他波段,证实器件在1550 nm波段附近具有窄带探测的能力。此外,在1550 nm处比探测率高达1.49×10^(12)Jones。该结果表明器件在SWIR波段具备高探测灵敏度和实际应用的潜力。

用于金属离子检测的碳量子点荧光探针研究进展

工业发展带来的金属离子污染问题对环境造成了极其严重的危害,其中金属离子不仅影响人类的生命健康,而且还对生态环境造成巨大威胁。碳量子点(CQDs)是一种具有独特荧光性质的新型纳米碳材料,其具有良好的荧光性能、成本低和环境友好等特点。其荧光特性可用于金属离子检测领域。本文总结了碳量子点荧光探针的分类和各类荧光探针的特点及其在金属离子检测领域的应用。最后,总结了碳量子点在金属离子检测这一领域的不足之处,并对碳量子点未来发展方向进行了展望。

红光发射ZnAgInSe量子点的制备及发光性能研究

以醋酸铟、乙酸锌、硝酸银和二氧化硒为原料,巯基乙酸作为稳定剂,通过一步水相法合成了红色发光的ZnAgInSe量子点。主要研究了反应时间、前驱体溶液的pH值、n_(Zn+Ag+In)∶n_(Se)的比例、In^(3+)的用量等条件对ZnAgInSe量子点荧光性能的影响,通过荧光分光光度计和紫外-可见分光光度计表征量子点的发光性能。结果表明,通过水相合成法可以制备得到ZnAgInSe量子点的发射波长在610~628 nm范围内可调,通过一步水相法合成ZnAgInSe量子点的最佳实验条件为69 mLIn(C_(2)H_(3)O_(2))_(3),30 mL Zn(OAc)_(2),1 mL AgNO_(3),pH=9.2,n_(Zn+Ag+In)∶n_(Se)=1∶0.1。

合金量子点的制备及光电性能分析

针对合金量子点(quantum dots,QDs)的制备及其光电性能评估问题,本文提出了一种化学合成方法,通过高温注入法成功制备了具有核壳结构的QDs。具体包括制备CdZnSe核前驱体,以及包覆ZnSe和ZnSeS壳层。结果表明:采用高温包覆的QDs在缺陷态密度上明显低于低温包覆的QDs,表现出更长的平均荧光寿命,验证了高温处理对缺陷态的有效抑制。此外,高温包覆的QDs具有较低的陷阱态密度,最终制备的QDs电致发光器件展现出优异的光电性能,开启电压为2.1 V,最高亮度达365 000 Cd/m^(2),峰值电流效率为34 Cd/A,且在高电压下仍保持较高的色纯度。这些结果表明了合金QDs在光电应用中具有良好的前景。

木质素碳量子点在防伪包装中的应用研究

目的 探索木质素碳量子点(CQDs)荧光油墨及其书写式标签、CQDs/聚乙烯醇(PVA)复合荧光薄膜在防伪包装中的应用潜力。方法 以木质素为碳源,采用一锅水热法得到未掺杂碳量子点O-CQDs和硫掺杂碳量子点S-CQDs,并以此为荧光填料,以乙醇、乙二醇和丙三醇的混合液为溶剂,制备荧光油墨及其书写式荧光标签和CQDs/PVA复合荧光薄膜,探索其荧光防伪性能。结果 硫掺杂木质素碳量子点油墨MS-CQDs及其书写标签、PVA复合薄膜在可见光下均无色,在365nm紫外光照下则呈现强烈的淡蓝色荧光。结论 MS-CQDs书写式称量纸荧光标签及其与PVA的复合薄膜均具有良好的荧光性能,在荧光防伪领域具有良好的应用潜力。

磷化铟胶体量子点合成及其在敏化太阳能电池中的应用进展

半导体胶体量子点在新型太阳能电池、发光、光电器件和生物医学等领域具有重要的应用价值。目前,对Ⅱ-Ⅵ族、Ⅲ-Ⅴ族等量子点的合成与应用研究仍然是一个研究热点。磷化铟被认为是Ⅲ-Ⅴ族半导体材料中最有希望替代CdSe和PdS等含镉或含铅半导体的材料。重点对磷化铟胶体量子点的合成方法和其在量子点敏化太阳能电池中的应用现状进行了讨论和展望,并提出磷化铟量子点在合成和光伏应用中面临的问题,期望能为高质量磷化铟量子点的合成以及量子点敏化太阳能电池应用研究提供参考。

ZnSe基蓝光量子点的中间壳层结构调控及其发光性能研究

ZnSe作为一种不含重金属的宽带隙量子点(QDs),近年来在蓝光量子点及其发光二极管器件领域受到广泛关注。然而,ZnSe基核壳结构蓝光量子点的核壳界面处通常存在较大的晶格失配,易于形成缺陷态捕获载流子,从而影响其光学性能。本文通过将均质的单层ZnSeS合金层替换为具有组分渐变结构的ZnSeS合金层,合成了具有径向方向Se/S浓度渐变梯度的ZnSeS合金中间壳层的ZnSeTe/ZnSe/ZnSeS/ZnS量子点,并利用X射线衍射谱、稳态光致发光光谱、时间分辨发光光谱、透射电镜和电致发光测试等表征手段研究了不同合金中间壳层对量子点结构、形貌和光学性能的影响。结果表明,所合成的具有组分梯度ZnSeS壳层的量子点的发射波长均为深蓝色(444.5 nm),发射线宽窄(<18 nm),尺寸均一,具有闪锌矿结构,结晶度高;随着ZnSeS合金中间壳层沿量子点径向方向组分渐变平滑度的不断提高,量子点的荧光量子效率(PLQY)和色纯度等光学性质依次改善,其中通过S原子扩散形成的具有线性缓变ZnSeS壳层的量子点具有最窄的发射线宽(15.8 nm)和最高的PLQY(20.7%)。利用这种具有最优荧光性能的量子点作为发光材料制备的发光二极管器件的最大外量子效率为1.8%,最高亮度为750 cd/m^(2)。本研究提出的量子点合成方案和结构优化策略有助于促进高质量无毒蓝光ZnSe基核/壳量子点的发展。

以S-K和V-W模式生长ZnCdSe和ZnSeS量子点及其特性

用低压金属有机化学气相外延(LP MOCVD)技术,以Stranski Krastanow(S K)模式,在GaAs衬底上生长了CdSe和ZnCdSe量子点(QDs)。用原子力显微镜(AFM),观测到了外延层低于临界厚度时,CdSe自组装量子点的形成过程,并把其机理归结为表面扩散效应和应变弛豫效应的联合作用。依据理论计算外延层临界厚度值的指导,用LP MOCVD技术在GaAs衬底上生长了ZnCdSe量子点,详细观测了ZnCdSe量子点的形成和演变,这些过程可用Ostwald熟化过程和形成过程的联合作用来解释。用LP MOCVD技术,以Volmer Weber(V W)模式,在GaAs衬底上生长了ZnSeS量子点,随着生长时间的增加,量子点尺寸增大,而量子点密度减少,这些现象可用表面自由能来解释。

镉系量子点材料的制备及其发光二极管结构优化

量子点(QDs)纳米晶体具备出众的窄半峰宽,且尺寸和发光波长易调节等优点,成为纳米材料领域的新星,而量子点电致发光二极管(QLED)的应用也随之得到研究人员的关注。文章的研究通过材料配比的设计,调节CdZnS-QDs的尺寸和发光波长,使其在CdSe-QDs基QLED中辅助器件的性能提升,最终能得到光致发光波长在425~455 nm的蓝紫色CdZnS-QDs。使用宽带隙的CdZnS-QDs作为器件的无机插入层材料,能够对CdSe-QDs作为发光层的QLED的能带匹配、激子传递和界面修饰等进行优化。通过对比实验探索最佳的QDs合成策略,精确控制QDs的发光峰位,并将得到的结晶性强且尺寸均匀的量子点制备CdSe-QDs基电致发光器件,在发光层与无机电子传输层之间插入制备的CdZnS-QDs,得到的器件在电流密度为1000 mA/cm^(2)时,亮度从227188 cd/m^(2)提升到313775 cd/m^(2),最大的电流效率达到38.1 Cd/A。该方法可以为QLED结构的设计提供新的思路。

氢氟酸处理InP/GaP/ZnS量子点的光学性能及其发光二极管应用

采用氢氟酸(HF)原位注入法制备了InP/GaP/ZnS量子点。通过紫外/可见/近红外光谱、光致发光光谱、透射电镜、球差校正透射电镜、X射线衍射、X射线光电子能谱等测试手段分析了HF对InP量子点的发光性能影响。实验结果表明,HF刻蚀减少了量子点表面氧化缺陷状态,有效控制了InP核表面的氧化,并且原子配体形式的F-钝化了量子点表面的悬挂键,显著提升了量子点的光学性能。HF处理的InP/GaP/ZnS量子点具有最佳的发光性能,PLQY高达96%。此外,用HF处理InP/GaP/ZnS量子点制备的发光二极管,其发光的电流效率为6.63 cd/A,最佳外量子效率(EQE)为3.83%。

壳层厚度调控对AgIn_(x)Ga_(1-x)S_(2)/AgGaS_(2)量子点发光性能的影响

采用多次交替注入壳层前驱体工艺,成功制备了具有不同壳层厚度的环保型AgIn_(x)Ga_(1-x)S(2)/AgGaS_(2)(AIGS/AGS)量子点。利用透射电子显微镜和X射线衍射技术对量子点的形貌及晶体结构进行了详细的表征,通过吸收光谱和光致发光光谱系统地分析了AGS壳层厚度对AIGS/AGS量子点发光性能的影响。实验结果表明,适当增加AGS壳层可以有效增强量子点的带边发射,抑制其缺陷发射,并显著提高其发光稳定性。经优化,具有最佳壳层厚度(5层)的AIGS/AGS量子点呈现出532 nm的纯正绿色发光和33 nm的半高全宽(FWHM),光致发光效率(PLQY)达到45%。将其应用于量子点发光二极管(QLED)的制备,所得器件的最大亮度可达1518 cd/m^(2),外量子效率(EQE)为0.26%,显示出良好的应用潜力。

碳量子点修饰g-C_(3)N_(4)缓解二苯醚类除草剂污染

为加速二苯醚类除草剂在可见光环境的降解,以玉米芯制碳量子点修饰石墨相氮化碳,合成一种非金属型光催化剂.考察在该催化剂作用下,氟磺胺草醚、三氟羧草醚和乙氧氟草醚等的光解行为及光解前后毒性.结果表明,氟磺胺草醚在可见光照射下的光解速率最大、其次为乙氧氟草醚,光照3 h的降解率即达99%和91%,而三氟羧草醚的光解速率最低、须光照至8 h才能达到90%的降解率.由高斯软件计算NPA(Natural Population Analysis)电荷分布得福井函数和双描述符,预测反应位点并结合液质联用分析降解产物,推测除草剂的降解过程应包括裂解、水解、脱卤、还原和羟基化等,证明了空穴和羟基自由基在其中的作用.观察玉米种子的生长实验,发现氟磺胺草醚的毒性略高于乙氧氟草醚,但二者经光照处理后毒性均显著下降,三氟羧草醚及其光解产物显示为低毒性.

基于量子点的非洲猪瘟病毒抗体荧光免疫层析试纸研制

为了研发灵敏、准确的非洲猪瘟快速诊断试纸产品,本研究基于免疫层析技术原理,以非洲猪瘟病毒(ASFV)p72蛋白三聚体为检测抗原,量子点(QDs)为标记材料,金黄色葡萄球菌A蛋白(SPA)为检测线,p72单克隆抗体为质控线,建立了非洲猪瘟病毒抗体荧光免疫层析试纸,并对试纸的检测性能进行鉴定。结果:荧光免疫层析试纸检测ASFV标准阳性血清的效价为1∶102400,与猪瘟病毒、口蹄疫病毒、伪狂犬病病毒、猪繁殖与呼吸道综合征病毒及猪圆环病毒2型阳性血清抗体无交叉反应,在临床样本检测中与商业化ASFV抗体检测试剂盒的符合率为92.92%。综上,该试纸具有良好的灵敏度、特异性、准确性及稳定性,可用于临床样品中ASFV抗体的快速筛查。

基于CsPbBr_(3)量子点的湿度传感器的制备及其在微裂纹检测中的应用

采用简单的溶液路线结合乙酰丙酮铁(AAI)改性技术,制备了分散性良好、尺寸均匀的钙钛矿型CsPbBr_(3)-Fe量子点(QDs),通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)以及光致发光(PL)光谱对材料进行表征。并通过旋涂法构筑基于钙钛矿QDs的电阻式湿度传感器。湿敏特性测量结果表明:该湿度传感器在10%~100%的相对湿度(RH)的检测范围内具有良好的线性、快速响应特性;在70%RH时传感器的灵敏度为1.1,响应时间为33 s,恢复时间为38 s。此外,我们运用有限元方法模拟了管道微裂缝的泄漏行为,通过模拟不同流速、压力下的流速场和压力场分布,验证了利用湿度传感器检测泄漏点位置的可行性。

碳量子点(CDs)耦合Annexin-V抗体复合物活体SD大鼠周围神经功能束鉴别的基础研究

目的:探寻术中可用的周围神经功能束鉴别的方法。方法:分组制备SD大鼠双侧股神经主干、股神经肌支及隐神经Sunderland V损伤模型,制备的Annexin V-碳量子点(Carbon quantumdots,CDs)抗体复合物涂抹神经断端,在380 nm紫外灯激发光源照射下,5、10、15和20 min后在荧光显微镜下观察荧光显色。结果:SD大鼠双侧股神经主干、股神经肌支及隐神经Sunderland V损伤断端染色5 min荧光强度不足以充分显示神经束;染色10~15 min强度明显增加,股神经主干的感觉束及隐神经在Annexin V-CDs抗体复合物染色下呈蓝色荧光,股神经主干的运动束及股神经肌支无荧光显示;染色20 min后荧光强度逐渐减弱。各分组组内样本染色5、10、15、20 min的染色强度无明显差异。结论:Annexin V-CDs抗体复合物能够实现术中SD大鼠周围神经功能束的鉴别。

多发射荧光纳米量子点用于卷烟油污溯源鉴别的编码方法构建

卷烟生产中的油烟污染会导致烟支产生面积大小不一,形状不同的油性斑点,影响烟支质量。卷烟生产线用油点位多,工段流程长,难以对漏油点位精确定位,影响生产效率。针对上述问题,该文基于多发射荧光纳米量子点构建了编码系统用于卷烟油污溯源鉴别。通过控制Se添加量、改变配体环境制备了发射峰在636 nm的CdSe量子点及发射峰分别在553、568、595 nm的CdSe/ZnS量子点。将4种量子点进行排列组合,实现了对同一油品15个不同用油点位的编码标记,通过提取烟支上的油污并测定其发射光谱即可对漏油点位进行快速定位。该文构建的编码系统具有较好的稳定性,量子点在油品中储存1224 h后仍有突出的检测信号,且油斑面积为0.136 cm^(2)时,检测信噪比可达3.36以上。所制备的量子点在抗磨液压油、齿轮油以及润滑油中的时效稳定性均较好。

荧光碳量子点模拟酶比色-荧光双传感体系检测葡萄糖

本实验以葡萄糖为目标检测物,以玉米芯荧光碳量子点作为过氧化物模拟酶建立检测葡萄糖的比色-荧光双传感分析方法,以2,2’-联氮双(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)作为酶催化底物,通过在体系中加入的葡萄糖氧化酶特异性催化葡萄糖氧化产生H_(2)O_(2),与玉米芯荧光碳量子点反应建立一种比色-荧光双传感检测葡萄糖的体系。在最佳优化条件下,紫外-可见光比色法检测体系在0.001~0.5 mmol/L范围内表现出良好的线性关系,工作曲线回归方程为y=10.907x+0.659 5(R^(2)=0.993 8),检出限为1.305 5μmol/L;荧光法检测体系在0.001~0.1 mmol/L范围内表现出良好的线性关系,工作曲线回归方程为y=9 172x+4 438(R~2=0.994 4),检出限为9.249 7 nmol/L。将该方法用于市售饮料中葡萄糖的检测,具有良好的加标回收率和精密度,表明玉米芯荧光碳量子点模拟酶在检测葡萄糖方面具有潜在的应用价值。

波长可调的量子点纠缠光源(特邀)

可按需产生纠缠光子对的量子光源是光量子网络中的重要组成部分。半导体量子点可确定性地产生高纠缠保真度的光子对。基于量子点构建量子网络所需的量子中继单元时,需要多个发光波长一致的高质量纠缠光源。然而量子点形貌、组分和应力的不均一性严重限制了基于量子点的量子中继器的可扩展性。国内外研究团队发展了多种量子点生长后调节技术,成功调节量子点精细结构劈裂并通过联合多个调节自由度实现多维度的调节。本文综述了目前联合多个调节自由度实现发光波长和精细结构劈裂均能调控的实验方案,总结了不同方案的调节方法和研究现状,并介绍了将量子点与光学微腔相结合通过Purcell效应能进一步提升纠缠光源的性能。最后,对该领域的未来发展进行展望。

喷墨打印量子点薄膜制备的影响因素研究

目的为了通过喷墨打印技术很好地实现量子点薄膜图案化,需要调节量子点薄膜制备工艺的各项参数以获得表面均匀、厚度适宜和无咖啡环结构的量子点薄膜。方法基板和退火是影响量子点薄膜成膜性能的2个重要参数,分别研究基板的清洗、材料和温度以及退火的温度和时间对喷墨打印量子点薄膜成膜性能的影响。结果选择3种不同类型的溶剂依次清洗可提高基板表面能,有利于墨水的铺展;PVK基板的量子点面薄膜形貌相较于Pedot:Pss更均匀;当基板温度为50℃、退火温度为80℃或90℃、退火时间为15 min时,咖啡环效应最弱,可获得表面均匀、厚度适宜和无咖啡环结构的量子点薄膜。结论基板的清洗、自身材料以及温度都会影响墨水的铺展性能,从而影响量子点薄膜的成膜性能;控制退火温度与退火时间,以使马兰戈尼流起作用,咖啡环效应被明显抑制,可以获得表面均匀的量子点薄膜。

碳量子点调控希瓦氏菌还原二硝基联苯的机制

土壤中广泛存在的希瓦氏菌(Shewanella)可通过胞外途径还原多种污染物.针对决定胞外还原效率的电子传递关键环节,以奥奈达希瓦氏菌(S.oneidensisMR-1)为模式微生物,研究了生物炭经硝酸氧化释放的碳量子点(CQDs)对该过程的强化规律和机制.发现制备的CQDs呈类球形,粒径为1.5~4nm,表面富含活性含氧官能团.Mtr通路是希瓦氏菌MR-1还原2,2’-二硝基联苯的主要电子传递通路,SirCD蛋白也参与了还原过程;CQDs可促进希瓦氏菌MR-1还原污染物的电子传递,降低污染物对菌体的毒性效应,提高2,2’-二硝基联苯的还原效率.土壤中的针铁矿阻碍希瓦氏菌MR-1还原2,2’-二硝基联苯,CQDs对此有一定缓解;腐殖酸可促进CQDs调控希瓦氏菌MR-1还原2,2’-二硝基联苯的反应.