ZnO量子点论文：可见发光巯基修饰.doc
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ZnO量子点论文：可见发光巯基修饰 【提示】本文仅提供摘要、关键词、篇名、目录等题录内容。为中国学术资源库知识代理，不涉版权。作者如有疑义，请联系版权单位或学校。 【摘要】ZnO量子点无毒无害，生物安全，比表面积大，表面活性中心多，电子迁移率高，发光范围可调，环境友好，价格低廉，是一种很好的潜在的生物标记材料，但是目前ZnO量子点发光机理还不明确，其分散性、尺寸均一性、水溶性和发光性能还有待改善，这些问题制约了ZnO量子点在生物标记方面的应用。所以本实验致力于研究溶胶-凝胶法合成的ZnO量子点可见光发光机理，以及用巯基类有机物修饰，改善其分散性、尺寸均一性、水溶性和发光性能。本实验采用溶胶-凝胶法分别合成了蓝光ZnO量子点和绿光ZnO量子点，并研究其蓝光和绿光发射来源。通过分别改变Li+和OH-的浓度，发现蓝光发射强度随着Li+和OH-浓度的增加而增强，发光寿命约186ns，经过理论计算和严密的推理，提出ZnO蓝光发射机制为：电子首先被激发到导带，然后与被LiZn稳定的Oi缺陷中的空穴复合，从而发射出2.79eV的蓝光。对于绿光发射来源，我们将绿光样品在氧气中熟化12h，绿光猝熄，说明与绿光发射相关的缺陷对O2很敏感，提出绿光发射可能是VO缺陷能级上的电子与价带中的空穴复合产生的。本实验选用亲水性的巯基类有机物对巯基苯甲酸（4-MBA）、邻巯基苯甲酸（2-MBA）、巯基乙酸（MPA）和巯基乙醇（ME）修饰ZnO量子点。对巯基苯甲酸修饰后，样品分散性和均匀性改善，ZnO量子点的缺陷发光减弱，而出现发光强度是未修饰前3倍的紫外发光，能量为3.43eV，寿命是1.21ns，把其归结为ZnO量子点局域态的电子与价带中的空穴复合发光。邻巯基苯甲酸修饰后，也改善了样品的分散性和均匀性，出现了介于邻巯基苯甲酸和ZnO量子点的能量为2.96eV的新发光峰位，可能为界面态发光。巯基乙酸或巯基乙醇修饰后，ZnO量子点被刻蚀，发光慢慢猝熄，猝熄原因可能是修饰剂钝化了辐射复合中心。 【关键词】ZnO量子点；可见发光；巯基修饰； 【篇名】ZnO量子点的可见发光机制及巯基类有机物修饰研究 【目录】ZnO量子点的可见发光机制及巯基类有机物修饰研究 摘要 3-4 ABSTRACT 4-5 第一章 绪论 9-25 1.1 引言 9 1.2 ZnO 量子点简述 9-11 1.3 ZnO 量子点的合成 11-12 1.3.1 溶胶-凝胶法 11 1.3.2 激光烧蚀法 11-12 1.4 ZnO 发光机制 12-17 1.4.1 ZnO 紫外发光机制 13 1.4.2 ZnO 可见发光机制 13-17 1.5 有机物修饰 ZnO 及发光机制 17-21 1.5.1 有机物修饰 ZnO 17-18 1.5.2 有机物修饰发光机制 18-21 1.6 ZnO 量子点应用前景 21-23 1.6.1 ZnO 量子点应用于染料敏化太阳能电池 21-22 1.6.2 ZnO 量子点应用于生物荧光标记 22-23 1.7 ZnO 量子点研究存在的问题 23 1.8 本课题研究的思路及意义 23-25 第二章 实验原料与实验装置 25-28 2.1 实验原料 25 2.2 实验设备 25-26 2.2.1 超声波清洗器 25-26 2.2.2 离心机 26 2.2.3 电子分析天平 26 2.2.4 三用紫外灯 26 2.3 测试设备与表征 26-28 2.3.1 透射电镜分析 26 2.3.2 X 射线衍射仪(XRD) 26-27 2.3.3 光致发光分光光度计(PL) 27 2.3.4 紫外-可见分光光度计(UV-vis) 27 2.3.5 瞬态/稳态荧光分光光度计(FL) 27-28 第三章 ZnO 量子点可见发光机理 28-50 3.1 ZnO 量子点的制备 28-29 3.2 ZnO 量子点形貌和发光性能 29-33 3.2.1 蓝光和绿光量子点形貌尺寸 29 3.2.2 蓝光和绿光量子点吸收和发光性能 29-30 3.2.3 加热后的蓝光 ZnO 量子点形貌和发光性能 30-32 3.2.4 蓝光和绿光 ZnO 量子点瞬态光谱 32-33 3.3 蓝光 ZnO 量子点蓝光发射来源 33-43 3.3.1 中间体对蓝光发射影响 33-35 3.3.2 不同碱金属氢氧化物对蓝光发射影响 35-36 3.3.3 Li~+浓度对蓝光发射影响 36-38 3.3.4 OH-浓度对蓝光发射影响 38-39 3.3.5 不同发射波长的瞬态光谱 39-41 3.3.6 提出蓝光发射机制 41-43 3.4 绿光 ZnO 量子点绿光发射来源 43-48 3.4.1 绿光 ZnO 量子点绿光发射相关缺陷的稳定性 43-45 3.4.2 绿光 ZnO 量子点对氧气的敏感性 45-46 3.4.3 提出绿光发射机制 46-48 3.5 本章小结 48-50 第四章 巯基类有机物修饰 ZnO 量子点 50-62 4.1 对巯基苯甲酸修饰 ZnO 量子点 51-55 4.1.1 对巯基苯甲酸修饰 ZnO 量子点形貌 51-52 4.1.2 对巯基苯甲酸修饰 ZnO 量子点发光性能 52-53 4.1.3 对巯基苯甲酸修饰 ZnO 量子点荧光寿命分析 53-54 4.1.4 对巯基苯甲酸修饰 ZnO 量子点的发光机制 54-55 4.2 邻巯基苯甲酸修饰 ZnO 量子点 55-58 4.2.1 邻巯基苯甲酸修饰 ZnO 量子点后形貌 55-56 4.2.2 邻巯基苯甲酸修饰 ZnO 量子点发光性能 56-57 4.2.3 邻巯基苯甲酸修饰 ZnO 量子点的发光机制 57-58 4.3 巯基乙酸修饰 ZnO 量子点 58-59 4.3.1 巯基乙酸修饰 ZnO 量子点后形貌 58 4.3.2 巯基乙酸修饰 ZnO 量子点发光性能 58-59 4.4 巯基乙醇修饰 ZnO 量子点 59-60 4.4.1 巯基乙醇修饰 ZnO 量子点后形貌 59-60 4.4.2 巯基乙醇修饰 ZnO 量子点发光性能 60 4.5 巯基乙酸或巯基乙醇修饰 ZnO 量子点发光机制 60-61 4.6 本章小结 61-62 第五章 结论 62-63 参考文献 63-68 发表论文和参加科研情况说明 68-69 致谢 69展开阅读全文
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