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荧光硫量子点的制备及性能研究

高鹏翔  
【摘要】:量子点是具有尺寸可调的光致发光、高荧光效率和高稳定性等特点的一种极具吸引力的纳米材料。它们在太阳能转换、光电器件和荧光标记等应用中展现出了巨大的潜力。其中,硫量子点(SQDs)作为一种新型的不含金属元素量子点,因其具有低毒性、生物相容性和化学惰性等特点逐步成为人们的研究重点。SQDs优异的性能使其在生物成像、生物检测和光电器件等方面表现出了非常大的应用前景。本文以SQDs作为研究核心,围绕其制备、性能和应用等方面进行了详细的实验分析研究。具体内容如下:(1)基于硫-胺(S-EDA)化学法,将升华硫通过一步溶剂热处理直接制备成为荧光SQDs,通过对其进行表征测试可知SQDs具有尺寸分布均匀、良好的水溶性和稳定性、表面可修饰和低毒性等特点。该方法制备的SQDs的量子产率可以达到87.8%,这一数值也大大超过目前报道的SQDs的量子产率值,同时从S到SQDs的转换效率可以高达26.3%。随后将其分别制备成为了防伪荧光油墨和荧光纳米聚合物复合膜材料。(2)将制备的SQDs作为一种双重荧光探针用于检测2,4,6-三硝基苯酚(TNP)和铜离子(Cu~(2+))。SQDs荧光探针对TNP的检测具有很好的荧光响应性,响应时间可以达到15 s,检测限为63.8 n M,并且表现出了很好的选择性。将SQDs制作成为荧光试纸用于检测TNP也展现出了良好的检测效果。同时,SQDs荧光探针对Cu~(2+)也具有良好的检测性能,当Cu~(2+)与其他金属离子共存时,SQDs荧光探针仍然能够敏感的检测出Cu~(2+)。(3)通过在SQDs表面包覆Cd S,制备出了一种SQDs/Cd S核壳结构的量子点。该量子点展现出了良好的荧光稳定性,并且在酸碱环境下也具有较好的光学性能。通过改变不同的反应条件,SQDs/Cd S核壳结构的量子点可以实现发射峰位置从蓝光到橙光波段范围内(473 nm-610 nm)的可调性。随后,将不同发射波长的SQDs/Cd S核壳结构量子点与聚乙烯醇(PVA)混合,制备出了PVA-量子点荧光纳米聚合物复合材料。


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