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《中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所)》 2019年
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氧化锌量子点的水热合成及其在信息加密领域的应用研究

王书礼  
【摘要】:氧化锌(ZnO)量子点作为新一代的半导体材料,在紫外光下呈现出良好的荧光特性,并且荧光色彩种类多、光谱特性优异、光化学性质稳定。另一方面,化学合成的ZnO量子点极易形成纳米结构,并且具有制作成本低、无生物毒性、环境友好等特征,因而被广泛应用于生物标记和成像、光催化、紫外探测、发光二极管、太阳能电池及气体探测等领域。然而,目前现有的合成ZnO量子点的方法仍相对繁琐且耗时较长,并且ZnO量子点的应用仍然局限在部分领域内。因而,寻求简单易行的合成方法以满足工业大规模生产的要求,以及如何扩大ZnO量子点的应用领域,仍然是人们目前探索的方向。基于此,在本论文中,我们开发出了一种非常简单的水热合成ZnO量子点的方法,并通过该方法成功地将ZnO量子点应用在信息加密的领域,实现对信息的有效加密。具体的创新性如下:1、首先通过向硝酸锌水溶液中滴加少量油胺,使得硝酸锌水解生成片状氢氧化硝酸锌(Zn_5(OH)_8(NO_3)_2);然后对Zn_5(OH)_8(NO_3)_2进行加热处理即得到荧光ZnO量子点。我们对上述过程的机理进行了详细研究,通过表征SEM、TEM、XRD及FTIR,得到了片状Zn_5(OH)_8(NO_3)_2反应生成荧光ZnO量子点过程中的形貌变化和相位变化图,得出Zn_5(OH)_8(NO_3)_2开始反应生成ZnO量子点的临界条件。通过测量吸收、光致发光以及瞬态光致发光光谱,进一步分析温度对反应过程中材料的光学性质产生的变化,并得到制备具有最佳荧光特性的ZnO量子点的工艺条件。2、将荧光氧化锌量子点应用到信息加密的领域。传统的加密大多是将不同荧光材料当作墨水书写或打印与纸上,在特定光照或化学条件下呈现所书写的信息。不同于此,我们将无色透明的硝酸锌水溶液当作墨水,在纸上打印出特定图案,再将溶有少量油胺的乙醇溶液喷洒在纸上。此时,所书写的内容在任何条件下都是看不到的。解密方法为:只需将纸置于120℃的烘箱加热1分钟,然后放在紫外灯下,便会清晰地看到加密的荧光图案。该方法简单易行,加密防伪程度更高,为ZnO量子点在信息加密领域的潜在应用提供了可能。
【学位授予单位】:中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所)
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2019
【分类号】:TN304

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