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《合肥工业大学》 2010年
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高品质CdS量子点绿色化学制备与表征

陈艳  
【摘要】: 由于量子尺寸效应,半导体量子点展现了与对应本体材料不同的尺寸、形貌依赖的物理性质,因而被广泛应用于不同的科技领域,包括生物标签、发光二极管、激光器以及太阳能电池。CdS作为直接带隙半导体,是最有可能用于太阳能电池的量子点。影响半导体量子点性能的主要因素通常有尺寸、形貌、尺寸分布和结构等因素,因此可以通过人为的调控以上因素从而得到控制目标材料的性能。传统的有机金属前驱物途径是目前最为流行的制备CdS量子点的方法,但是该法有很多缺点。针对这些缺点,基于绿色化学反应体系,我们提出了两种不同的制备CdS量子点的方法,探索了反应时间、生长温度、前驱物的摩尔比等条件对量子点尺寸大小、尺寸分布、形貌、结构的影响,取得的主要研究成果如下: (1)通过热注射的制备方法,在一种新的溶剂系统下,采用氧化镉作镉源,单质硫粉作硫源,油酸作为配位体。实验用N-油酰基-吗啡啉代替传统的十八烯作为硫粉的溶剂,十八烯在反应中只是起介质的作用。N-油酰基-吗啡啉可以在室温下溶解硫粉。 (2)研究发现,反应温度、OA的浓度以及Cd/S摩尔比很大程度上影响CdS量子点的颗粒尺寸和发光性质。通常情况下,随着反应温度的提高,颗粒的尺寸增大;当OA浓度增加时,会形成大的颗粒,缺陷发射增强;随着Cd/S摩尔比变大,颗粒生长速率变小,尺寸分布变窄,缺陷发射变弱。通过优化合成温度、OA浓度、Cd/S摩尔比等实验条件,发现具有最佳发光性质的CdS量子点通常在较低的反应温度(210℃)、较低的OA浓度(1.5mL)、较大的Cd/S摩尔比(3:1)下获得。通过热注射的制备方法可以得到尺寸范围为2.26-4.41nm、荧光半峰宽最窄可以达到16nm的CdS量子点。高分辨透射电镜(HRTEM)测试表明所获得的CdS量子点具有尺寸分布均一、结晶度高的特点。 (3)为了克服热注射法不适合大规模生产这个难题,我们提出了一锅煮法制备CdS量子点。实验使用非常简单绿色溶剂体系,用十八烯作硫粉的溶剂,油酸作配位体。X射线衍射(XRD)、高分辨透射电镜(HRTEM)测试表明所获得的CdS量子点具有立方闪锌矿晶体结构、尺寸分布均一、结晶度高等特点。 (4)研究发现反应温度和Cd/S摩尔比对CdS量子点尺寸大小、荧光量子产率有重要的影响。很强的带边发光、尖锐的紫外吸收峰以及狭窄的荧光峰均表明了所制备出的CdS量子点粒径分布比较均一,具有很好的单分散性和良好的光学性质。实验结果显示当Cd/S(3:1)和生长温度(240℃)得到的CdS量子点具有最好的单分散性和较高的荧光量子产率,量子产率最高可以达到30%。
【学位授予单位】:合肥工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:O471.1

【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 王彬彬;金属硒硫三元化合物及磷化铟量子点的合成与表征[D];合肥工业大学;2012年
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