ZnSe及其Mn掺杂复合材料光吸收催化性能和高压结构性能研究

ZnSe半导体材料是制备光电器件和光催化反应催化剂的重要原材料。其单体材料具有强光下易变质、电子-空穴复合等现象。通过元素掺杂制备ZnSe复合材料,并与单体材料对比研究了元素掺杂所提升的ZnSe的光学及结构性能。首先采用水热法实验室制备纯ZnSe和Mn∶Zn加入比分别为5%、10%、15%和20%的ZnSe复合材料,对比材料形貌、结构,光吸收和催化性能,结果显示掺杂比为10%的样品结晶度最高,杂质成型量最少,催化性能最佳。采用Mao-Bell型金刚石压腔结合原位拉曼光谱探究纯ZnSe和掺杂比为10%的样品的高压结构相变行为,以探究元素掺杂对样品结构性能的影响。研究结果:(1)扫描电子显微镜(SEM)图显示,加入Mn元素后制得的ZnSe样品形貌为球状,与纯样大致相同,球状颗粒表面有小颗粒负载,且随着Mn加入量的增加,表面负载的物质增多;(2)X射线衍射(XRD)图谱表明,ZnSe样品结构为立方闪锌矿结构,随着Mn加入量的增加,样品MnSe特征峰增强,杂质MnO_(2)成型越完全。掺杂比为10%的样品ZnSe结晶度高,杂质成型量少;(3)固体紫外漫反射(UV-Vis)结果表明,掺杂比为10%的样品对光的吸收边最大,禁带宽度最小,为1.65 eV;(4)光催化实验结果显示,掺杂比为10%的样品催化降解甲基橙的效率最大,6 h降解85.4%。研究表明掺杂Mn元素比为10%的ZnSe复合材料,光吸收和催化性能相对最好。金刚石压腔结合原位拉曼光谱探究ZnSe样品和掺杂比为10%的样品的高压相变结果表明,(1)纯ZnSe的LO声子模在压力上升到12.3 GPa时基本消失,TO声子模在压力上升到20.8 GPa时消失,整个加压过程中没有新峰生成,纯ZnSe发生闪锌矿相向岩盐矿相转变的高压行为;(2)复合材料的TO声子模在6.9 GPa时发生劈裂,在8.0 GPa时208 cm^(-1)处有新峰出现,表明在此压力下部分样品由闪锌矿相转变为辰砂矿相。在10.8 GPa时辰砂矿相的峰消失,体系发生由辰砂矿相向岩盐矿相转变;加压至18.8 GPa,LO声子模非常微弱,几近消失,此时体系中的闪锌矿相完全转化为岩盐矿相。研究了不同条件下ZnSe的光催化性能和相变行为,探究了不同掺杂比对ZnSe光催化性能的影响,确定掺杂比为10%的ZnSe样品为最佳掺杂比复合材料,丰富了极端条件下ZnSe的物理化学性质的多样性研究。

Mn掺杂ZnSe量子点的无膦合成及稳定性研究

以十八烯溶解硒粉为硒源,系统研究了十一烯酸锌、十四酸锌和硬脂酸锌为锌前驱体对Mn掺杂ZnSe量子点光学性质的影响,初步探讨了三种锌前驱体的由于碳链长度不同、反应活性差异导致Mn离子在量子点晶格中掺杂位置变化,以及Mn离子掺杂位置对量子点光学性质和稳定性的影响。通过改变油胺的添加量,调控晶面的表面势能,研究了其对Mn掺杂ZnSe量子点粒子形貌及光学性质的影响。

ZnSe:Mn电子态的DV-SCC原子簇计算

本文用DV-SCC原子簇方法计算了ZnSe:Mn的电子态。Mn3d杂质态位于带隙中,与Se4p及Zn4s有较强的杂化,对三种情况下电子态的分析认为,簇外电荷量及原子簇电荷量的选取方法,对结果影响很大,自旋极化计算,得到的Mn 3d杂质态的跃迁能量与实验值很好地符合。用自洽场方法计算的晶场参数表明:自洽方法,被函数靠近芯区部分分布较合理,外部分布误差较大。

ZnSe∶Mn纳米片的合成及光催化性能研究

通过微波辐射下的溶剂热反应成功制备了锰掺杂的硒化锌(ZnSe∶Mn)纳米片,并与相同条件下合成的未掺杂锰的硒化锌(ZnSe)纳米片及常规加热下合成的ZnSe纳米晶体进行了性能对比。采用XRD、SEM、TEM、AAS等多种表征手段分析了纳米片的物相、形貌和组成,并应用甲基橙(MO)降解法评估了其光催化活性。结果表明,合成的所有样品在紫外线(UV)照射下均具有较高的MO降解系数,而锰掺杂的ZnSe纳米片更是表现出很强的光催化效率,预示其在光催化和太阳能转换领域具有广阔的应用前景。

ZnSe∶Mn/ZnSe-IgG掺杂量子点探针对人肝癌细胞的免疫荧光成像的影响

目的 利用水溶性ZnSe：Mn/ZnSe掺杂量子点优良的光学特性实现对肝癌细胞株HCCLM9甲胎蛋白（AFP）抗原的特异性免疫荧光标记成像.方法 用巯基丙酸修饰的ZnSe∶Mn/ZnSe掺杂量子点,制备水溶性ZnSe∶Mn/ZnSe-IgG复合物探针.荧光、紫外光光谱分析及透射电镜研究其特性.通过间接免疫荧光法,用水溶性ZnSe∶Mn/ZnSe-IgG复合物探针标记肝癌细胞株HCCLM9 AFP抗原.噻唑蓝（MTT）法检测该复合物探针的细胞毒性,并同传统量子点探针比较.双光子共聚焦激光显微镜观察成像,并进行连续激发实验,同传统量子点探针及有机荧光探针比较光稳定性.结果 该水溶性ZnSe∶Mn/ZnSe-IgG复合物探针具有激发光谱宽、荧光强度高的特点,生物相容性较传统量子点好,无明显细胞毒性.用该探针对肝癌细胞成像清晰,其荧光在共聚焦激光连续激发情况下无明显衰减.结论 ZnSe∶Mn/ZnSe掺杂量子点是一种较理想的荧光材料,比传统量子点毒性更小,并且比传统的有机荧光染料具有更优良的光学特性.

Zn0.83Mn0.17Se和ZnSe/Zn0.84Mn0.16Se超晶格材料中Mn^2＋的压力光谱研究

采用压力光谱技术在低温下观测到了Mn2+离子的4 T1→6 A1跃迁,该谱线在Zn0.83Mn0.17Se和ZnSe/Zn0.84Mn0.16Se超晶格样品中有不同的压力行为,体材料中其压力系数为-42.4peV/Pa,超晶格中为-29.5peV/Pa。用晶体场理论计算得到体材料Zn0.83Mn0.17Se中Mn2+离子4 T1→6 A1谱线的压力系数为-38.3peV/Pa,与实验结果基本一致。结合材料中发光峰积分强度随压力的变化关系进行分析,证实Mn2+离子的发光性质主要与其近邻的晶体场环境有关。

荧光-磁共振双功能锰掺杂纳米粒子的研制及性能研究

利用水相合成法,一步合成了锰掺杂的ZnSe∶Mn纳米粒子并且研究其磁共振和荧光双模态成像的可能性。结果表明:ZnSe∶Mn纳米粒子粒径均一,约19nm;在紫外灯照射下发出明亮的橙色荧光;磁共振成像可显著缩短T1弛豫时间,T1WI图像增强;该纳米粒子对细胞增殖影响较小,具有较好的生物安全性。