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MSA-CdTe量子点的制备及应用开题报告

 2020-06-04 20:25:31  

1. 研究目的与意义(文献综述包含参考文献)

量子点,又可称为半导体纳米晶,是一种由ii-vi族或iii-v族元素组成的纳米颗粒。量子点的粒径一般介于1~10nm之间,由于电子和空穴被量子限域,连续的能带结构变成具有分子特性的分立能级结构,受激后可以发射荧光。基于量子效应,量子点在太阳能电池,发光器件,光学生物标记等领域具有广泛的应用前景。通过控制量子点的形状、结构和尺寸,就可以方便地调节其能隙宽度、激子束缚能的大小以及激子的能量蓝移等电子状态。随着量子点尺寸逐渐减小,量子点的光吸收谱出现蓝移现象。尺寸越小,则谱蓝移现象也就越显著,此即量子点尺寸效应。与传统荧光染料相比,量子点具有独特的优势,比如尺寸可调的荧光发射,窄且对称的发射光谱,宽且连续的吸收光谱,极好的光稳定性及生物相容性等,因此量子点在太阳能电池,发光器件,光学生物标记、生物医学等研究领域具有广泛的应用前景。

环境监测、食品安全、公共安全和疾病诊断亟需发展快速、及时、廉价的直观可视的分析新方法。而以量子点为代表的纳米光学效应材料可以通过设计出表面配体取代的荧光开关,可以实现对痕量的被检测物质实现快速鉴定和超敏感检测。本课题准备通过制备量子点及设计相应的荧光开关实现对生物分子、农药兽药等物质的检测,以获得简便快捷,成本低廉的检测方法。

目前,量子点的制备方法,主要有:

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2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

由于量子点材料光谱性能优越性,制备方法简单,并经过后期修饰后,可以满足功能化涉及需求,所以在谋求突破的检测领域有广阔的前景。其中,CdTe量子点具有量子点的优势特征,例如荧光发射峰连续可调,半峰宽窄,而且稳定性非常好,不但可以用于普通的发光材料,在生物标记以及传感器等更很多高端领域也有很大的应用潜能。现在经常使用的荧光探针为有机染料,然而传统有机相合成成本高、污染大、合成条件要求高,例如高温快速注射,同时反应形成的油性量子点需要进行进一步的修饰,并不能直接进行生物标记。相对而言,直接水相合成则具有操作简单、成本低、表面易于修饰、生物相容好等优点。其次,目前对于制备CdTe量子点主要方法是利用水热法以及水相法,其主要的缺点是所得量子点水溶性较差,易容易团聚;制备条件苛刻,例如需要通过缓冲溶液控制pH值;需要微波加速反应;前体种类较少以及易被氧化,需要高纯水或者氮气保护排除杂质离子干扰,以致量子产率较低;同时量子点的重复使用率低。所以如何在水相中利用简便易行的方法制备稳定性和生物相容性好,荧光强度和量子产率量子高,低毒的CdTe量子点是研究重点。为了便于生物标记,一般采用水相合成法。水相合成法主要采用以下3种:(1)传统水相法;(2)水热法;(3)微波辅助水热法。其他方法还有微乳液法,生物仿生法,光辅助法,超声辅助法及溶胶-凝胶法。结合国内外文献资料,通过实对验结果进行比较,对量子点的操作条件和制备工艺进行优化,改进量子点的合成方法。量子点的合成方式可以通过有机相或者水相。本论文采用以下合成方式:采用两步水热法制备巯基丙二酸包被的水溶性CdTe量子点,该方法设备要求低,操作简单,制备得到的量子点具有大小均一,且荧光产率高等特点。

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