ZnS掺杂量子点的合成及表征

来源 :福建师范大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:meiyajun1008
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荧光量子点作为一种新型的荧光纳米材料己广泛地应用于光电器件、光催化和生物分析等诸多领域中。目前,生物分析领域中常用的量子点主要是具有较高发光效率的镉类量子点,但镉具有生物毒性,影响了其在生物领域中的进一步应用。相比之下,锌类量子点的毒性要小很多。ZnS量子点具有独特的荧光性质,在纯的ZnS量子点中掺入过渡金属离子和在量子点的表面包覆一层无机或有机壳层可以有效地提高其发光效率和光化学稳定性;另外,用合适的有机小分子对量子点表面进行修饰不仅可以有效地阻止量子点团聚,还使合成的量子点具有良好的水溶性、生物相容性以及与生物大分子偶联的能力。因此,表面修饰的ZnS掺杂量子点的制备具有重要的意义,有望得到可以直接应用于生物体系的毒性低发光效率高的荧光量子点。因此,本论文的主要研究内容和研究成果如下:1)采用化学共沉淀法,在水溶液中成功地制备了L-半胱氨酸修饰的ZnS:Ni量子点和ZnS:Ni/ZnS核壳量子点,并考察了掺杂浓度、壳层厚度和在室内自然光照下放置的时间对量子点荧光量子产率的影响。通过X射线粉末衍射(XRD)、X射线能谱分析(EDX)、透射电镜(TEM)、荧光发射光谱(PL)、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)和红外光谱(IR)等对该量子点的结构、组成成分、形貌、粒径及光谱性质进行表征。结果表明:所合成的L-半胱氨酸修饰的ZnS:Ni和ZnS:Ni/ZnS量子点具有立方闪锌矿结构,外貌近似球形,颗粒大小均匀,单分散性良好;该量子点具有优异的荧光性能,经过适量Ni2+的掺杂、ZnS壳层的包覆以及光照敏化作用,量子点的荧光量子产率由最初的3.1%增加到22.3%;修饰在量子点表面的L-半胱氨酸使该量子点具有良好的水溶性、生物相容性和生物大分子可偶联性。2)采用化学共沉淀法,在水溶液中成功地制备了L-半胱氨酸修饰的ZnS:Fe量子点和ZnS:Fe/ZnS核壳量子点,并考察了掺杂浓度、壳层厚度和在室内自然光照下放置的时间对量子点荧光量子产率的影响。通过XRD、EDX、 TEM、PL、UV-Vis和IR等对该量子点的结构、组成成分、形貌、粒径及光谱性质进行表征。结果表明:合成的L-半胱氨酸修饰的ZnS:Fe和ZnS:Fe/ZnS量子点具有立方闪锌矿结构,外貌呈球形,颗粒大小均匀,单分散性良好;该量子点具有优异的荧光性能,经过适量Fe2+的掺杂、ZnS壳层的包覆以及光照敏化作用,量子点的荧光量子产率由最初的2.8%增加到18.6%;修饰在量子点表面的L-半胱氨酸使该量子点具有良好的生物相容性和生物大分子可偶联性。3)采用化学共沉淀法,在水溶液中成功地制备了壳聚糖修饰的ZnS:Fe量子点。通过XRD、EDX、TEM、PL、UV-Vis和R等对该量子点的结构、组成成分、形貌、粒径及光谱性质进行表征,结果表明:壳聚糖修饰的ZnS:Fe量子点具有立方闪锌矿结构,外貌呈球形,颗粒大小均匀,单分散性良好;该量子点具有优异的荧光性能,经过适量Fe2+离子的掺杂,量子点的荧光量子产率由1.7%增加到6.8%;包覆在量子点表面的壳聚糖使量子点具有良好的生物相容性及生物大分子可偶联性。
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