CdSe/ZnSe/ZnS量子点在单晶太阳能电池中的应用

将CdSe/ZnSe/ZnS量子点掺入到聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)中,研究了量子点的发光下转移特性。将420 nm长波滤光片盖在单晶电池上,使电池对300~420 nm波段光谱响应几乎为零,同时排除下转移层抗反射效应的影响,再在滤光片表面制备下转移层,观察到了外量子效率(EQE)值的提升,说明所用量子点可以应用于对300~420 nm波段光谱响应几乎为零的电池上实现频率的下转移,提高EQE。对量子点在太阳能电池中应用的可能性进行了分析,并根据本实验中测得电池的EQE数据,计算了该电池获得提升所需量子点最低的整体荧光量子效率值为87.8%。

CdSe/ZnSe/ZnS多壳层结构量子点的制备与表征

展示了一种简捷的多壳层量子点合成路线。在含有过量Se源的CdSe体系中直接注入Zn源,"一步法"合成了CdSe/ZnSe量子点;进一步以CdSe/ZnSe为"核",表面外延生长ZnS壳层制备了核/壳/壳结构CdSe/ZnSe/ZnS量子点。相对于以往报道的多壳层结构量子点的制备方法,该方法通过减少壳层的生长步骤有效地简化了实验操作,缩短了实验周期,同时减少对原料的损耗。对量子点进行高温退火处理,能够大幅提高CdSe/ZnSe/ZnS量子点的发光量子产率。透射电镜、XRD以及光谱研究表明:所制备的量子点接近球形,核与壳层纳米晶均为闪锌矿结构,最终获得的CdSe/ZnSe/ZnS量子点的光致发光量子产率达到53%。为了实现量子点的表面生物功能化,通过巯基酸进行了表面配体交换修饰,使量子点表面具有水溶性的羧基功能团,并且能够维持较高的光致发光量子产率。

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。

CdSe/ZnSe量子点在油水两相体系下的聚合物包覆相转移及其光谱表征

采用油水两相溶液体系,借助于双亲聚合物包覆实现了CdSe/ZnSe核壳结构量子点自油相到水相的相转移。油水两相中的聚合物包覆与已经报道的均相溶液中聚合物包覆量子点的方法不同,包覆过程在油水两相界面处完成,有效地减少了聚合物缠绕引起的量子点团聚,实现了聚合物对量子点的无团聚单分散包覆。透射电镜和激光粒度分析仪对聚合物包覆量子点的表征结果表明获得的水溶性量子点具有良好的分散性,均一的水力尺寸。吸收和发射光谱表明聚合物包覆过程对量子点的发射峰位和峰型没有引起明显的改变,维持了较高的量子产率。通过荧光微区成像技术成功实现了对人IgG蛋白的特异性检测,证实这种方法获得的聚合物包覆量子点具有较好的与生物分子偶联的功能化基团,适合于生物学标记应用。

ZnSe/ZnS核壳结构量子点的制备及光电性能

为探究ZnSe/ZnS核壳结构量子点光电性能,开展对其制备及光电性能的实验研究。在实验中所需设备包括X射线衍射仪、透射电子显微镜、紫外-可见分光光度计等,所需材料有括硒粉、醋酸锌、硼氢化钠、硫化亚铁等。利用所选设备和材料完成对ZnSe/ZnS核壳结构量子点的制备。在制备过程中获取样本光谱图,并用电子显微镜对其结构表面观察。通过实验研究得出,制备的ZnSe/ZnS核壳结构量子点具有良好的水溶性,经过分散后可以得到稳定性更强的水溶液,同时温度、时间、反应物用量等都会影响ZnS壳的厚度。以期为提升ZnSe/ZnS材料应用适应性提供参考。

CdSe／ZnS量子点敏化太阳能电池电子注入与光伏性能表征

合成了CdSe/ZnS核壳结构量子点(QDs),将其作为光敏剂吸附在TiO2纳米晶薄膜上,组装成量子点敏化太阳能电池(QDSSCs),从电子注入速率和电池性能两方面对QDSSCs进行了表征.为了定量研究ZnS层包覆对电子注入的影响,运用飞秒瞬态光谱技术,测试了包覆ZnS前后,CdSe-TiO2体系的电子注入速率.实验测得ZnS包覆前后电子注入速率分别为7.14×1011和2.38×1011s-1,可以看出包覆后电子注入速率明显降低,仅为包覆前的1/3.电池器件J-V性能测试表明,ZnS作为绝缘层包覆在CdSe的表面有效提高了QDSSCs的填充因子和稳定性,但同时也导致了效率的降低.上述结果说明了电子注入速率的降低是导致电池电流和效率下降的重要原因,为今后优化核壳结构QDSSCs的电流和效率提供了依据.

生物偶联过程对于聚合物包覆的水溶性CdSe/ZnS核壳量子点发光的影响

以传统的戊二醛交联的方法实现了聚丙烯酸包覆的CdSe/ZnS量子点和人IgG蛋白分子的偶联,同时研究了偶联过程对量子点发光性能的影响。通过琼脂糖凝胶电泳技术证明量子点和蛋白分子偶联成功。通过稳态光谱和时间分辨光谱研究了偶联过程对量子点荧光性质的影响。发现偶联到量子点表面的戊二醛分子能够破坏量子点的表面从而增加其表面缺陷,使量子点发光效率降低;上述产物进一步与人IgG偶联增强了量子点的荧光强度,这是由于连接到量子点上的蛋白分子修复了量子点的表面,从而降低了表面缺陷所致。

水溶性的CdSe/CdS/ZnS量子点的合成及表征

用L-半胱氨酸盐(Cys)作为稳定剂,合成了水溶性的双壳结构的CdSe/CdS/ZnS半导体量子点。吸收光谱和荧光光谱结果表明,双壳结构的CdSe/CdS/ZnS纳米微粒比单一的CdSe核纳米粒子和单核壳结构的CdSe/CdS纳米粒子具有更优异的发光特性。用透射电子显微镜(TEM)、ED、XRD、XPS和FTIR等方法对CdSe核和双壳层的CdSe/CdS/ZnS纳米微粒的结构、分散性及形貌分别进行了表征。

聚合物-CdSe/ZnS量子点复合薄膜的制备及其荧光性能研究

以两性齐聚物(聚马来酸十六醇酯,PMAH)为修饰剂,利用相转移的方法将油溶性的CdSe/ZnS量子点转移至水中,制备出高量子产率、高稳定性的水溶性CdSe/ZnS荧光量子点.随后将PMAH修饰的水溶性量子点分散到聚丙烯酸(PAA)乳液中,采用旋转涂膜的方法制备了透明的聚合物-CdSe/ZnS量子点复合薄膜,在紫外灯的照射下薄膜发出明亮的红色光.利用XPS对复合薄膜的表面结构进行了表征.随后对膜的光致发光性能和薄膜在黑暗的环境中对紫外光的耐受性进行了系统的研究,发现复合薄膜的荧光强度随着薄膜厚度和薄膜中纳米晶浓度的增加而线性增强,薄膜在紫外光照射800h后仍然保持了很高的荧光强度,量子产率仅仅损失了5%。

ZnCuInS/ZnSe/ZnS量子点发光光谱特性的研究

ZnCuInS/ZnSe/ZnS量子点是一种无毒,无重金属的'绿色'半导体纳米材料。在研究中,制备了三种尺寸的ZnCuInS/ZnSe/ZnS核壳量子点,其直径分别为3.3,2.7,2.3nm。通过测量不同尺寸的ZnCuInS/ZnSe/ZnS量子点的光致发光光谱,其发射峰值波长随尺寸的减小而蓝移。其吸收峰值波长和发射峰值波长分别是510,611(3.3nm),483,583(2.7nm)以及447,545nm(2.3nm)。ZnCuInS/ZnSe/ZnS量子点具有显著的尺寸依赖效应。ZnCuInS/ZnSe/ZnS量子点的斯托克斯位移分别为398meV(3.3nm),436meV(2.7nm)以及498meV(2.3nm),这样大的斯托克斯位移证明,ZnCuInS/ZnSe/ZnS量子点的发光机制与缺陷能级有关。同时,对直径为3.3nm的ZnCuInS/ZnSe/ZnS量子点进行了温度依赖的光致发光光谱的测量,当温度为15～90℃时,该量子点发射峰值波长随温度的升高而红移,发光强度随温度的升高而降低,说明ZnCuInS/ZnSe/ZnS量子点是以导带能级与缺陷能级之间跃迁为主的复合发光。

SiO_2钝化提高CdSe/ZnS量子点的发光稳定性

光诱导功能退化是胶体量子点在应用中面临的主要挑战之一,本文针对这一问题研究了使用磁控溅射沉积SiO_2薄膜形成钝化层来提高CdSe/ZnS量子点发光稳定性的方法。首先,通过三正辛基膦辅助连续离子层吸附反应方法合成了615 nm发光的红色CdSe/ZnS量子点。然后将量子点旋涂在SiO_2/Si基片上,再通过磁控溅射方法在量子点上沉积了厚度为20 nm的SiO_2薄膜作为钝化层。使用连续波激光光源分别在空气气氛和真空条件下照射样品,研究了经过不同照射时间后钝化和未钝化量子点的稳态光致发光光谱。结果表明,随着照射时间的延长,没有SiO_2钝化的量子点的PL强度显著降低、PL峰值发生蓝移、FWHM不断增大。对比研究发现,由于SiO_2薄膜能够阻挡空气中的水和氧,减缓了量子点表面的光诱导氧化现象,因此显著提高了CdSe/ZnS量子点的稳定性。

CdSe/ZnS量子点荧光猝灭法测定农药甲胺磷

基于农药甲胺磷对CdSe/ZnS量子点荧光猝灭的现象,建立了一种简单快速测定农药甲胺磷的新方法.在最佳实验条件下,CdSe/ZnS量子点的荧光猝灭程度与甲胺磷浓度在4.72×10-7～7.08×10-6 mol/L范围内呈线性关系,相关系数为0.998 8,检出限为2.5×10-7 mol/L.本法已成功用于大米及莴苣叶菜中农药甲胺磷残留的检测,加入回收率在91.7%～106.7%之间.利用紫外-可见光谱及透射电子显微镜技术,探讨了甲胺磷对CdSe/ZnS量子点荧光的猝灭机理.

以UV胶为纤芯本底的CdSe/ZnS量子点光纤光致荧光光谱的传光特性

制备了一种以紫外(UV)固化胶为纤芯本底的CdSe/ZnS量子点掺杂光纤.通过测量不同掺杂浓度和光纤长度下的量子点光致荧光光谱,得到了荧光峰值强度与量子点掺杂光纤浓度和长度的关系,确定了UV胶纤芯本底下的量子点的吸收系数、合适的掺杂浓度和光纤长度.结果表明:UV胶在光纤中具有吸收小、收缩率低、与石英光纤包层折射率匹配、性能稳定等特点,是一种比较理想的实验室制备量子点光纤纤芯本底的材料.

在多相体系中制备核壳型CdSe/ZnS量子点

在多相体系中制得了CdSe/ZnS半导体量子点,采用X射线粉末衍射(XRD)、电子透射显微镜(TEM)等测试手段对产物进行了表征,结果表明CdSe/CdS量子点尺寸均一、形貌规则,具有立方晶体结构。初步研究了此体系的反应机理,并通过紫外-可见吸收光谱和荧光光谱对产物的光学性质进行了分析,结果表明在CdSe量子点外面包覆一定厚度的ZnS壳层后,其激子发射强度和量子效率显著提高。

CdSe/ZnS核-壳结构量子点的非线性光学吸收

利用开孔Z扫描技术研究了吸收峰分别为553nm和503nm的两种尺寸CdSe/ZnS核-壳结构量子点溶液的非线性吸收性质.对于532nm,6ns激光脉冲,两种材料均表现出饱和吸收向反饱和吸收转化的现象.数值模拟结果表明:当吸收峰波长大于激光波长时,饱和吸收过程由快、慢两种机制组成,分别对应基态载流子被激发至不同的激发态,而强光下的反饱和吸收与快过程相关;当吸收峰波长小于激光波长时,饱和吸收主要由快过程机制引起,强光下的反饱和吸收源自激发态吸收和双光子吸收.我们的研究结果表明半导体量子点是研制光开关和光限制器件的理想候选材料.

基于CdSe/ZnS核壳型量子点的高灵敏、快速细菌计数新方法的研究

以乙酰丙酮镉和硬脂酸锌为前驱体,合成了巯基丙酸修饰的CdSe/ZnS核壳型量子点(QDs)。并将其作为荧光探针,以金黄色葡萄球菌(S.aureus)为目标细菌,建立了一种高灵敏的、简单快速的细菌计数新方法,并借助荧光显微镜成功的进行成像探测研究。通过考察量子点浓度、孵育时间等因素的影响,确定了细菌定量检测的最佳条件。在最优化的实验条件下,体系的相对荧光强度随细菌数量的增加而增大。该方法的线性范围为102CFU/mL～106CFU/mL,检测限为102CFU/mL,线性回归方程为Y=427.586X-677.022(R=0.996 49)。本方法有效克服了传统的细菌计数方法存在的缺陷,具有较高的灵敏度和较好的重现性(实际样品检测的RSD=3.6%～8.1%),且操作简单、检测时间短、成本低,有很好的潜在应用价值。

脂溶性CdSe/ZnS量子点脂质体复合物的制备及表征

在油相中成功合成了脂溶性CdSe/ZnS核壳量子点纳米粒,粒径平均为4.5 nm,量子产率达29%,发射波长为540 nm。通过薄膜分散法,以蛋黄卵磷脂、胆固醇为膜材,将脂溶性的CdSe/ZnS核壳量子点包覆于脂质体磷脂双分子层中,由于磷脂分子的两亲性,使得脂溶性的CdSe/ZnS核壳量子点同时又具有亲水性。通过透射电镜对脂质体形态进行了表征,倒置荧光显微镜证实了发光CdSe/ZnS核壳量子点成功包埋于脂质体双分子层中,包裹的发光CdSe/ZnS核壳量子点具有更稳定的发光及抗光漂白性质。

共振光散射法(RLS)研究外源刺激对CdSe/ZnS量子点/TiO_2纳米复合物与人血清白蛋白的相互作用的影响

近似生理条件下,采用共振光散射法研究了CdSe/ZnS量子点/TiO_2纳米复合物同人血清白蛋白的相互作用,通过分析影响二者相互作用的纳米复合物浓度、pH、NaCl浓度、反应温度、检测时间、共存离子、表面活性剂、加样顺序等外源刺激因素,结果表明:新形成的复合体系可能加强蛋白质的疏水腔,使在水溶液中形成的疏水界面趋于集中,从而导致其共振光散射强度增强;体系受pH的影响变化非常灵敏;适当的NaCl浓度可以提高体系的I_(RLS)值灵敏度;共存离子改变了体系的离子强度,从而导致体系的△I_(RLS)值的改变;反应时间为5 min时,体系I_(RLS)值基本稳定;同一种表面活性剂对于不同的体系的I_(RLS)值的作用不完全一致,带相反电荷的表面活性剂与纳米复合物有很强的静电作用;对于与HSA相互作用的多元复合体系,加样顺序的不同对体系的I_(RLS)值的影响很明显;体系的I_(RLS)值随温度的改变呈不完全单调增加的趋势。这些信息为纳米材料与生物大分子的相互作用机制提供理论支撑,有助于深入了解纳米材料的生物相容性和安全性。

低浓度掺杂CdSe/ZnS量子点光纤光致荧光光谱特性研究

制备了一种半导体量子点CdSe/ZnS低浓度掺杂的光纤,测量了不同掺杂浓度和不同光纤长度下光纤出射端的光致荧光光谱,分析了掺杂光纤长度和浓度对量子点光纤荧光光谱特性的影响.结果表明,与掺入光纤前相比,光纤中的量子点荧光发射峰值波长出现红移.在掺杂光纤长度为1～20cm和掺杂浓度为(0.33～2.5)×10-2mg/mL的实验范围内,红移量随着掺杂光纤长度的增加和掺杂浓度的提高而增大.对给定的激励功率,荧光发射峰值强度对应有一个最佳的量子点光纤长度.对于给定的量子点光纤长度,荧光发射峰值强度对应有一个最佳的量子点掺杂浓度.

基于CdSe/ZnS量子点构建乙酰甲胺磷荧光检测方法研究

本文以CdSe/ZnS量子点为荧光探针,基于乙酰甲胺磷对CdSe/ZnS量子点的荧光猝灭效应,建立了一种可快速测定乙酰甲胺磷的荧光检测方法。通过透射电子显微镜(TEM)、紫外-可见吸收光谱和荧光光谱对CdSe/ZnS量子点进行表征。在反应时间为5 min条件下,乙酰甲胺磷的浓度在0.487×10^(-6)~7.225×10^(-6)mol/L范围内与CdSe/ZnS量子点的荧光猝灭强度比值呈良好的线性关系(R2=0.9987),方法检出限为2.55×10^(-7)mol/L。在2.0、5.0μmol/L加标水平下的回收率为94.5%~102.8%,相对标准偏差(RSD,n=5)小于4%。该方法选择性好,灵敏度高,可用于水果和蔬菜中农药乙酰甲胺磷的快速检测。