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CdSe/CdS量子点薄膜的制备及其光电性能

陈泽冠  
【摘要】: 本论文基于量子点(quantum dots,简称QDs)优越的光、电性质,合成了核壳结构CdSe/CdS量子点,采用自组装技术将其组装成CdSe/CdS量子点薄膜,详细考察了量子点薄膜的组装条件以及薄膜荧光性能的影响因素,并且初步考察了该量子点薄膜在修饰电极中的应用,旨在为获得性能良好的量子点薄膜光电传感器打下一定的基础。 论文主要工作包括: CdSe/CdS量子点的合成:利用有机相法和水相法合成了单核CdSe和核壳结构CdSe/CdS量子点,利用透射电子显微镜(TEM)对量子点的晶体大小进行了表征,并通过荧光激发和发射光谱研究和比较了不同合成方法所得量子点的性质。实验表明:合成的量子点粒径分布均匀,分散性好;与单核CdS(或CdSe)量子点相比,核壳结构CdSe/CdS量子点的荧光强度大,稳定性好;其次,有机相合成的量子点比水相合成的量子点荧光强度更大、半峰宽更窄(约为35nm),且峰型对称性好。 CdSe/CdS薄膜的组装及条件优化:通过巯基乙酸对有机相合成的CdSe/CdS量子点进行表面修饰转移到水相,并通过静电自组装的方式,将CdSe/CdS量子点组装至ITO表面,优化组装条件,详细讨论了CdSe/CdS量子点薄膜的荧光性能及其影响因素。结果表明制备薄膜的最优化条件为:以聚阳离子PDDA(聚二烯丙基二甲基氯化铵)为偶联剂,用pH=6.0的氯化氨作为量子点溶液介质进行组装,制备所得的薄膜成膜质量好,荧光发射强度大。 CdSe/CdS薄膜的层层组装及其荧光性能的影响因素:在最优化条件下,采用层层自装方式得到CdSe/CdS多层薄膜,结果显示:多层膜的荧光强度与薄膜的层数呈线性关系;实验发现,薄膜的荧光强度受介质气体影响较大,在空气或氧气中,薄膜的荧光强度会降低,回到氮气气氛中荧光强度又会恢复,说明该薄膜对气体敏感,此现象提示该薄膜有可能作为气体传感器。 CdSe/CdS薄膜在修饰电极中的应用:采用以上相同的组装方式,将CdSe/CdS量子点自组装到玻碳(GC)电极表面,得到了CdSe/CdS /PDDA/GC修饰电极,通过循环伏安法考察了该修饰电极的电化学行为及电催化性能。实验表明,在pH=7.0的PBS溶液中,该修饰电极对亚硝酸根有良好的电化学响应,降低了亚硝酸根的氧化过电位,说明CdSe/CdS量子点薄膜在其中起到了很好的电催化作用。


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