Mn~(2+)掺杂水溶性ZnS量子点的制备及其光致发光性能

采用共沉淀法,在3-巯基丙酸(MPA)为表面修饰剂下,成功制备出Mn2+掺杂水溶性ZnS量子点。利用X射线衍射仪、透射电子显微镜、紫外-可见吸收光谱仪和荧光分光光度计等表征方法研究了Mn2+掺杂剂及掺杂量对ZnS量子点的晶体结构、形貌和发光性能等的影响。结果表明,所得产物为ZnS立方型闪锌矿结构,样品呈不规则球形,粒径主要集中在9.7nm左右;在320nm激发下,Mn2+掺杂ZnS量子点出现两个发射波峰,分别位于587和637nm处,其中587nm处的发射波峰为ZnS表面态缺陷发光,而637nm处的发射波峰则属于Mn2+∶4T1-6A1能级特征发光。同时,利用红外吸收光谱对Mn2+掺杂水溶性ZnS量子点的形成机理进行了初步探讨。     

水溶性ZnS量子点的共沉淀法制备、 表征及其光学性能

以硫化钠和乙酸锌为反应物,3-巯基丙酸为表面包覆剂,利用共沉淀法制备了水溶性ZnS量子点。并采用X射线衍射仪、透射电子显微镜和荧光分光光度计等对样品的结构、形貌、粒径和光学性能进行了表征。结果表明:所得样品为ZnS立方型闪锌矿结构,量子点的形状呈不规则球形,粒径主要集中在4.8nm左右;样品在585～590nm之间出现了黄色荧光发射波峰。同时,利用红外光谱对ZnS量子点的合成机理进行了初步分析。     

CdSe与CdSe/ZnS量子点合成及稀土掺杂

在LSS(liquid-solid-solution)多相体系中制得了CdSe、CdSe/ZnS量子点和Eu掺杂的量子点。利用TEM、XRD、PL、EDS对产物进行了表征。TEM结果显示所得的量子点形貌规则、尺寸均匀。XRD结果显示CdSe/ZnS量子点呈六方晶系。PL结果对比表明,合适厚度壳层ZnS包覆后的CdSe量子点发光效率明显提高,发光峰的半高宽有大幅度提高,并分析了所得的结果。掺杂稀土元素Eu后,CdSe(Eu)量子点在红光区域产生了新的发光峰;而CdSe(Eu)/ZnS量子点在红光区域内没有出现发光峰,并阐明了这种现象的原因。     

原位聚合法制备聚丙烯酸修饰的ZnS量子点

采用原位聚合法对ZnS量子点表面进行聚丙烯酸(PAA)的修饰。利用XRD、FTIR、TEM、TGA、荧光测试等对ZnS@PAA复合纳米粒子进行系列表征。XRD分析表明,修饰后的ZnS仍为立方晶相。FTIR和TGA结果证明,ZnS纳米粒子表面存在PAA。TEM结果表明,修饰后ZnS@PAA复合纳米粒子在去离子水中分散良好,其直径有所增加,约为28 nm,且呈较明显的核-壳结构。荧光测试发现,修饰PAA前后ZnS@PAA复合纳米粒子的发光特性没有发生明显改变。实验表明,经PAA修饰后,ZnS@PAA复合纳米粒子在水溶液中的分散性和稳定性得到提高,抗氧化性和荧光稳定性也得到了一定的增强。      

InP量子点的掺杂及其光学性能

采用原位成核掺杂法合成了Li、Zn金属离子掺杂的InP量子点(分别记为Li: InP和Zn: InP), 并研究了掺杂剂对量子点的结构、尺寸和光学性能的影响。研究结果表明, Li⁺、Zn²⁺掺杂的InP量子点结晶度较高且尺寸均匀。虽然Li⁺掺杂未引起InP量子点的结构发生变化, Li⁺未进入InP晶格, 但是抑制了InP量子点的成核与长大, 使其吸收谱和荧光谱均发生大幅度的蓝移。Zn掺杂同样也抑制InP量子点的成核与长大, 并且形成InP/Zn₃P₂/ZnO复合核壳结构, 显著增强了InP量子点的荧光, 尤其是当Zn掺杂浓度(Zn/In原子比)为0.2时, InP量子点的荧光强度增加近100多倍, 这对短波长InP量子点的合成具有一定的参考价值。     

低温水热法制备ZnS:Co+Cr纳米晶及其光学性能研究

采用低温水热法制备出3-巯基丙酸(MPA)修饰的ZnS:Co+Cr纳米晶. 利用X射线衍射仪、粒度分析仪、透射电镜、紫外-可见分光光度计、荧光分光光度计和XPS能谱仪等对ZnS:Co+Cr纳米晶的结构、形貌、粒径分布和发光性能进行了表征. 结果表明: 合成的ZnS:Co+Cr纳米晶有较好的单分散性, 平均粒径为9.3 nm, 均为立方闪锌矿结构; ZnS:Co+Cr纳米晶的吸收边位于320 nm处, 并在728 nm处出现Co²⁺的特征吸收峰; 当Cr²⁺浓度为0.75at%, 水热反应温度为160℃时, ZnS:Co+Cr纳米晶PL峰最强; XPS能谱表明Cr²⁺部分被氧化成Cr³⁺。     

水溶性掺杂型CdZnTe量子点的制备及表征

以Zn离子为掺杂材料,L-半胱氨酸为稳定剂,采用高温高压的水热合成法制备出水溶性的掺杂型CdZnTe量子点,有效地减少了量子点表面的缺陷,降低了CdTe量子点的毒性,使得制备出的CdZnTe量子点的生物相容性良好,具有单分散性好、发射范围宽、量子产率高等优点,将会在生化检测及生物医学领域大有作为。     

单元素半导体量子点制备及其光致发光性能的研究进展

单元素半导体量子点的制备成功使光电集成成为可能.介绍了单元素半导体量子点的制备方法,包括射频磁控溅射技术、硅离子注入技术、化学气相沉积法、溶胶-凝胶法等;并且介绍了单元素半导体量子点的发光机理模型,包括量子限制效应模型、与氧有关的缺陷发光、量子限制效应-发光中心复合发光和界面层中的激子效应发光等;另外对单元素半导体量子点的发展前景进行了展望.     

热氧化ZnS∶Ga制备ZnO∶Ga薄膜及其光致发光性能

利用化学浴沉积法制备了不同Ga掺杂量的ZnS(ZnS∶Ga)薄膜,并采用热氧化法生长了Ga掺杂ZnO(ZnO∶Ga)薄膜,研究了ZnO∶Ga薄膜的表面形貌、成分及光致发光性能。结果表明:Ga的掺入改变了ZnO薄膜的微观结构、化学计量比、氧空位的相对含量,进而影响了薄膜的光致发光性能。随着Ga掺杂量增加,ZnO薄膜的致密度提高,颗粒尺寸减小;同时改善了ZnO的化学计量比,氧空位相对含量随之减少;ZnO薄膜的紫外光与可见光强度比增大。     

Sn2+掺杂硫化铜的制备及其性能

以硫脲(NH2CS)、氯化铜(CuCl2)、氯化亚锡(SnCl2)为原材料采用直接沉淀法制备掺杂Sn^2+的纳米CuS近红外光吸收材料,并对样品的光学性能和物相结构进行了表征,分析部分合成条件对其光吸收性能的影响。结果表明,所制备产物为纯相Sn^2+掺杂的CuS晶体,制备工艺条件将对产物的光吸收性能及光热转换性能产生直接影响,在反应体系铜与硫的物质量之比为1∶17,NaOH加入量0.008mol,Sn^2+掺杂量5%时,反应4h可得到光吸收性能较优的样品,样品光热转换效率为23.02%,与纯相未掺杂CuS样品相比,光热转换效率提高了80.97%。     

纳米ZnS:Cd的光致发光特性

研究了Cd^2 掺杂的ZnS纳米晶的光致发光特性,结果表明,当Cd的掺杂量较低时（≤5%,摩尔分数）,ZnS纳米晶试样的荧光强度显著提高,Cd的掺杂量为0.5%时,掺杂试样的相对荧光强度约为未掺杂试样的5倍,发射光谱明显宽化,随着Cd含量的提高,试样的激发光谱（350nm→488nm）和发射光谱（由蓝→绿→红）红移,当Cd含量≥5%时,其发射光谱与CdS纳米晶一致,但荧光强度比CdS纳米晶高。XRD分析显示,掺杂试样的晶格结构由Cd的掺杂量决定。     

Thermally Activated Photoluminescence in Lead Selenide Colloidal Quantum Dots

The thermal activation processes in PbSe colloidal quantum dots and their influence on the ground‐state exciton emission are discussed. Activation of a dark exciton occurs at 1.4–7 K, assisted by an acoustic phonon coupling. Activation of a bright exciton occurs at 100–200 K, which appears as a sudden change in the photoluminescence band intensity, energy, and full width at half maximum. This activation overcomes the dark–bright‐state splitting, when the activation temperature increases with the decrease of the dots' size. The dark exciton lifetime is found to be ≈6–12 µs at 1.4 K, while the bright exciton lifetime at 300 K evaluated as 450 ns varies slightly with the change in the size of the dots. In addition, the emission quantum yield of these dots, measured at a variety of temperatures when dissolved in various solvents, reveals information about the influence of the environment on the recombination processes.     

量子点/环氧树脂复合材料的制备及性能

通过自组装技术将十二胺包覆到CdSe量子点表面实现量子点的氨基改性,并以三乙烯四胺为固化剂制备得到CdSe量子点/环氧树脂复合材料,研究了量子点表面氨基改性对复合材料性能的影响。通过高分辨透射电镜表征量子点的分散情况及粒径大小,X射线能谱表征量子点改性前后元素的变化,动态光散射表征量子点团簇在环氧基体中的粒度分布,紫外-可见光谱表征复合材料的透明性,荧光光谱表征复合材料的荧光性能,冲击试验表征量子点改性前后对复合材料的增韧作用。结果表明,氨基改性量子点/环氧树脂复合材料的透明度为原始量子点/环氧树脂复合材料的2倍,荧光强度为原始量子点/环氧树脂复合材料的4倍。当量子点含量为0.5%时,氨基改性量子点/环氧树脂复合材料的冲击强度达7.28 k J/m~2。     

Cesium Lead Halide Perovskite Quantum Dots as a Photoluminescence Probe for Metal Ions

Perovskite structured CsPbX₃ (X = Cl, Br or I) quantum dots (QDs) have attracted great attention in the past few years for appealing application potentials in photovoltaic and optoelectronic devices. In this report, the CsPbX₃ QDs are shown to perform as a new probe for metal ions with high sensitivity, high selectivity and instant response by the quenching or enhancing of the photoluminescence (PL). Through experimental and calculation efforts, the probing mechanisms are investigated. A wide probing window for Cu²⁺ and Yb³⁺ ions ranging from 2 × 10^?9 to 2 × 10^?6m is exhibited for CsPbBr₃ QDs. In practice, the CsPbBr₃ QDs are successfully applied for fast probing Cu²⁺ ions in edible oils and vehicle lubricating oils with the precision consistent to the values measured by inductively coupled plasma (ICP). Thus, it provides a promising powerful tool in detecting certain metal ions in biological and industrial organic solution systems.     

圆偏振光诱导CdTe量子点再生长及其对光致发光的影响

实验研究了以3-巯基丙酸为配体合成的水溶性CdTe量子点经过非偏振光与圆偏振光照射处理后, 量子点的再生长变化规律。采用光致发光谱、紫外-可见吸收光谱、透射电子显微镜与X射线衍射等表征手段分析表明: 非偏振光会促进CdTe量子点的光氧化, 导致量子点尺寸缩小, 荧光发光峰位蓝移, 且发光效率降低; 而圆偏振光增强了配体的光氧化, 在量子点表面形成CdS层, 导致量子点尺寸进一步增大, 荧光发光峰红移, 且发光效率提升。进一步讨论了CdTe量子点与配体之间的键合作用, 相关光化学反应机制及其对量子点光致发光性质的影响。     

Rational Engineering of p-n Heterogeneous ZnS/SnO2 Quantum Dots with Fast Ion Kinetics for Superior Li/Na-Ion Battery

Constructing heterogeneous nanostructures is an efficient strategy to improve the electrical and ionic conductivity of metal chalcogenide-based anodes. Herein, ZnS/SnO₂ quantum dots (QDs) as p-n heterojunctions that are uniformly anchored to reduced graphene oxides (ZnS-SnO₂@rGO) are designed and engineered. Combining the merits of fast electron transport via the internal electric field and a greatly shortened Li/Na ion diffusion pathway in the ZnS/SnO₂ QDs (3–5 nm), along with the excellent electrical conductivity and good structural stability provided by the rGO matrix, the ZnS-SnO₂@rGO anode exhibits enhanced electronic and ionic conductivity, which can be proved by both experiments and theoretical calculations. Consequently, the ZnS-SnO₂@rGO anode shows a significantly improved rate performance that simple counterpart composite anodes cannot achieve. Specifically, high reversible specific capacities are achieved for both lithium-ion battery (551 mA h g⁻¹ at 5.0 A g⁻¹, 670 mA h g⁻¹ at 3.0 A g⁻¹ after 1400 cycles) and sodium-ion battery (334 mA h g⁻¹ at 5.0 A g⁻¹, 313 mA h g⁻¹ at 1.0 A g⁻¹ after 400 cycles). Thus, this strategy to build semiconductor metal sulfides/metal oxide heterostructures at the atomic scale may inspire the rational design of metal compounds for high-performance battery applications.     

溶剂热条件下制备ZnS纳米晶及其光学性质

以醋酸锌和硫脲为原料,采用溶剂热法分别以有机小分子的一元胺(甲胺、乙胺、正丁胺)和多元胺(乙胺、二乙胺、三乙胺)为介质合成ZnS纳米粉体,通过XRD和SEM对所得ZnS粉体进行了表征,研究了不同介质对所得ZnS粉体的晶相组成、颗粒尺寸及形貌的影响.结果表明,在单胺体系中,随着碳链的增长,ZnS粉体六方相的生长趋势渐弱;在伯仲叔胺中,随着与氨基相连的碳原子上氢原子的减少,六方相的生长趋势渐弱,在三乙胺中甚至出现了立方ZnS的特征峰.荧光光谱的研究表明,从伯胺到叔胺,其发射峰发生少量的红移,从乙胺溶液中的450nm附近红移到三乙胺溶液中的500nm附近.