Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ族量子点的合成方法和生物应用

Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ族三元量子点是一种新型的胶体纳米晶,具有不含Cd、Hg、Pb等有毒重金属元素、带隙较窄、自吸收小、光吸收系数和Stokes位移大、发光波长可达近红外区且可调等优势,在发光二极管、太阳电池和生物应用方面具有很大的前景.本文综述了Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ族三元量子点合成方法、光学性质和生物应用的研究进展,为相关学科的研究提供基础.     

有机体系中Ⅱ-Ⅵ族量子点的制备及其合成机理

量子点由于其量子效应而具有既不同于体相材料又有别于一般分子的优异光学性能,因此在生物医学领域,特别是在生物标记中具有良好的应用前景.Ⅱ-Ⅵ族量子点由于其荧光发射波长几乎覆盖了整个可见光区而引起人们的关注,其中在有机体系中合成油溶性Ⅱ-Ⅵ族量子点具有反应产物稳定,量子产率高,并且可以制备性能更加优异的核.壳结构的量子点(CdSe/ZnS,CdSe/CdS等)等优点,因此在过去的十几年中被广泛而深入地研究.本文重点综述了在有机体系中,单分散、高荧光性能Ⅱ-Ⅵ族量子点的制备方法--高温热解法及其合成机理的研究进展,并对今后的研究方向作了展望.     

Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ族半导体纳米晶

半导体纳米晶是近年来发展起来的一类新型功能材料,因其独特的量子限域效应和光电性质,在太阳电池、发光二极管、光电探测器、生物标记、非线性光学等领域中具有潜在的应用。与目前研究比较多的Ⅱ-Ⅵ和Ⅳ-Ⅵ族纳米晶相比,Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ族半导体纳米晶,不含镉和铅等重金属元素,具有毒性小、带隙窄、光吸收系数大、Stokes位移大、自吸收小以及发光波长在近红外区等特点,有望成为新一代低成本太阳电池和低毒荧光量子点生物标记材料, 还可用于发光二极管和光电探测等领域。因此,Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ族半导体纳米晶的合成、性质及应用研究成为近期纳米晶研究领域的热点之一。本文将综述Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ族半导体纳米晶的研究进展,着重介绍其制备方法、光学性质及其在生物标记、太阳电池等领域的应用。     

Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ族半导体纳米晶:合成,性质及应用（英文）

半导体纳米晶具有独特的量子限域效应以及新颖的尺寸和形貌依赖特性,已被证实是在低成本高性能光伏器件、光致及电致发光二极管、生物成像、光催化等领域非常具有潜力的新型材料.其中,II-VI族与I-III-VI族半导体纳米晶由于其优异的性能在过去的数十年中引起了广泛的关注.过去数十年对于II-VI族半导体纳米晶的研究已经十分成熟,然而几乎所有的传统II-VI族半导体纳米晶都含有对环境有害的元素,对人体和环境造成不可逆转的伤害,从而限制了II-VI族半导体纳米晶的进一步应用.与二元II-VI族纳米晶相比,大部分三元I-III-VI族纳米晶不含镉和铅等重金属元素,因而具有低毒性的特点,并且其带隙窄、吸光收系数大、斯托克斯位移大、自吸收小以及发光波长在近红外区,所以有望使其成为新一代荧光纳米晶材料.例如,CuInS_2的带隙为1.53 eV,与太阳光谱匹配且其吸光系数较大,在10.5cm.~1左右,从而使其成为制备太阳能电池的一种优秀材料.另一方面,I-III-VI族纳米晶在可见光和近红外范围内呈现与尺寸相关的发光,它们的荧光量子产率在包覆ZnS壳后可超过50%,因而在照明,显示和生物成像领域具广泛应用的潜力.水溶性的I-III-VI族量子点粒径尺寸可以小于10 nm,可以减小纳米颗粒通过肾清除的淘汰率,并且具有高荧光性能和耐光性的特点,因此成为进行生物成像工作的优秀材料.与此同时,I-III-VI族纳米晶在光催化领域也展现了巨大的发展前景.本综述主要关注I-III-VI族纳米晶的合成,性质及应用.首先,我们概述了不同的化学合成方法,并列举讨论了一些经典的工作,根据纳米晶的种类分类统计了主要合成方法、形貌及尺寸.第二部分,我们讨论了它们的光物理和电子特性,解释了纳米晶的"donor-acceptor pair"(DAP)结合机理,概述了I-III-VI族纳米晶的磁光现象.接下来,我们概述了I-III-VI族纳米晶主要的应用领域,着重总结了在太阳能电池领域、半导体发光二极管领域、生物成像领域以及光催化制氢领域的研究进展.最后,我们会讨论半导体纳米晶的应用前景,以及它的机遇和挑战.     

石墨烯-量子点复合材料的制备与应用

石墨烯因其独特的物理化学性质以及潜在的巨大应用价值引起了越来越多的研究兴趣,但其特殊的零带隙结构却限制了它在光电领域的应用。半导体量子点因其特有的量子尺寸效应而表现出迷人的光学性能,已成功应用于生物标记及电化学等领域,但电子-空穴对易复合湮灭,导致电子迁移率较低,限制了其在光电转换方面的应用。石墨烯独特的结构和电子特性使其成为优秀的导电支架,可从量子点中捕获并输运电子,实现了电子空穴对的有效分离。石墨烯-量子点复合材料不仅具有石墨烯的高电子传输性能,而且具备量子点特殊结构产生的量子尺寸效应和边缘效应,二者复合后在纳米器件和光电器件等领域极具应用潜力。本文详细总结了近年来石墨烯-量子点复合材料的制备方法,包括相转移法、静电复合、水热和溶剂热法以及电化学法和微波辅助法等,并简要介绍了相关应用领域的研究进展,以期为石墨烯基纳米复合材料的发展研究提供相关的参考与依据。     

碳量子点的制备及其在能源与环境领域应用进展

碳量子点(carbon quantum dots,CQDs)作为碳纳米材料家族的新成员引起了科学家广泛关注和极大的研究兴趣。 CQDs具有优良的光学特性、生物相容性及微弱的细胞毒性,在生物医药、生物传感器及光电子设备、环境及能源等领域中具有重要的应用。 本文从CQDs的制备方法出发,介绍了近年来发展的新型制备方法,讨论了其优缺点以及对所得CQDs在组成、结构和性质等方面的影响;基于CQDs独特的光学及电化学性能,重点介绍了CQDs在环境与能源领域的应用。 此外,对CQDs研究过程中存在的若干挑战进行了分析,提出了未来发展的一些思考和建议,为拓展CQDs多方面应用提供重要参考。     

Ⅱ一Ⅵ型量子点制备及其在生物检测中应用研究进展

Ⅱ-Ⅵ型量子点特殊而优良的可见光区荧光性质使得它们在生物识别及检测中具有潜在的应用前景，因而引起人们的广泛关注。本文概述了Ⅱ-Ⅵ型量子点的制备及其在生物检测中应用的研究进展。     

CdTe量子点的制备及其与Au(Ⅲ)的作用

以金属铝作为还原剂,制备(NH4)2Te前体,合成了水溶性荧光CdTe量子点(QDs),该QDs在紫外光照射下有较强的荧光且发射波长可调谐,并可稳定放置.计算了发射峰位置在575 nm CdTe QDs的粒径为2.82 nm,与TEM图像进行对比,计算了量子产率为28%;讨论了在不同的实验条件下,Au(Ⅲ)对CdTe QDs的荧光猝灭,Au(Ⅲ)的浓度在2.1×10-8～6.0×10-7 mol·L-1与荧光猝灭值呈线性关系,线性方程为△F=0.0903+1.713c,r=0.9984,检出限为9.4×10-9 mol·L-1.     

量子点的制备及应用研究进展

综述了量子点的制备方法以及在分析检测、生物、药学、光电器材、指纹显现等领域的应用.指出量子点是一种新型的荧光纳米材料,因其具有独特的光电性质而引起了广泛的关注;并就它的发展方向及应用前景进行了展望.     

有机体系中II–VI族量子点的制备及其合成机理

量子点由于其量子效应而具有既不同于体相材料又有别于一般分子的优异光学性能,因此在生物医学领域,特别是在生物标记中具有良好的应用前景。II–VI族量子点由于其荧光发射波长几乎覆盖了整个可见光区而引起人们的关注,其中在有机体系中合成油溶性II–VI族量子点具有反应产物稳定,量子产率高,并且可以制备性能更加优异的核–壳结构的量子点（CdSe/ZnS, CdSe/CdS等）等优点,因此在过去的十几年中被广泛而深入地研究。本文重点综述了在有机体系中,单分散、高荧光性能II–VI族量子点的制备方法——高温热解法及其合成机理的研究进展,并对今后的研究方向作了展望。     

TM2+: Ⅱ-Ⅵ族中红外激光材料

TM²⁺:Ⅱ-Ⅵ族化合物以其可调谐范围宽、激发态吸收小、吸收和发射截面大以及室温下量子效率高等优点已成为目前最具发展潜力的中红外激光材料.本文回顾了近年来TM²⁺:Ⅱ-Ⅵ族中红外激光材料在国内外的发展现状,分别从TM²⁺:Ⅱ-Ⅵ族材料在激光器件上的应用以及该材料的制备方法两方面进行综述.在对该材料结构和分类进行介绍的基础上,对典型TM²⁺:Ⅱ-Ⅵ族中红外激光材料的激光性能进行了详细概述,系统列举了此类中红外激光单晶和多晶材料的制备方法,指出了该领域目前存在的问题,并对其发展前景及研究趋势做了展望.     

Ⅱ-Ⅵ型量子点制备及其在生物检测中应用研究进展

Ⅱ Ⅵ型量子点特殊而优良的可见光区荧光性质使得它们在生物识别及检测中具有潜在的应用前景 ,因而引起人们的广泛关注。本文概述了Ⅱ Ⅵ型量子点的制备及其在生物检测中应用的研究进展     

发光二硫化钼量子点的“自上而下”合成及其在Cr(Ⅵ)检测中的应用

以曲拉通为分散剂,MoS₂粉末为原料,通过水热法“自上而下”制备了具有绿色荧光的MoS₂量子点(MoS₂ QDs)。所制备的MoS₂ QDs对Cr(Ⅵ)具有显著的荧光响应,随着Cr(Ⅵ)浓度的增加,MoS2QDs在500 nm处的荧光强度逐渐降低,并与Cr(Ⅵ)浓度在0.5～200μmol/L范围呈现良好的线性关系,检出限为0.33μmol/L。该方法可应用于水体中Cr(Ⅵ)含量的测定。     

水溶性量子点的制备及应用

高量子产率的水溶性量子点在众多领域如发光晶体、薄膜光激发器件,尤其是生物荧光标记中展现出巨大的潜在应用价值.量子点荧光明亮、稳定,激发光谱宽,发射光谱窄,且发射波长可通过改变材料的粒径大小和组成来调控,因而在生物样本尤其是活组织的多色成像中极为有用,能有效避免因样本自身发光和光散射导致的信号干扰.量子点的研究已成为一门新兴的交叉科学,是目前最有吸引力的研究领域之一.近年来,水溶性量子点作生物荧光标记物的研究取得了长足的进展.本文简述了量子点的结构特征及光学特性,重点综述了水溶性量子点的制备方法及应用研究进展,特别是它在生物、医学中作荧光探针的最新研究.     

石墨烯量子点的制备

作为石墨烯家族的最新一员,石墨烯量子点(GQDs)除了具有石墨烯的优异性能,还因量子限制效应和边界效应而展现出一系列新的特性,因此吸引了化学、物理、材料和生物等各领域科学家的广泛关注。仅近两三年内,关于这种新型零维材料的研究,在实验和理论方面均取得了极大进展。本文主要介绍制备GQDs的两大类方法——自上而下和自下而上的方法。前者包括水热法、电化学法和化学剥离碳纤维法,后者则主要介绍溶液化学法、超声波法和微波法、可控热解多环芳烃法。另外还对一些制备条件较为苛刻的制备方法如电子束刻蚀法和钌催化富勒烯C60开笼法也作了简要介绍,并对GQDs的应用前景进行了展望。     

水溶性ZnO量子点制备及其光学性质

利用3-巯丙基三乙氧基硅烷对ZnO进行表面修饰后沉积SiO2, 制备出水溶性SiO2包覆ZnO的量子点. 与直接采用正硅酸乙酯沉积包覆SiO2的ZnO量子点相比, 362 nm处的激子荧光发射峰的强度提高了将近4倍. 由于表面引入了巯基官能团, 量子点的水溶性明显提高, 稳定性增强, 即使在较高的盐浓度下也不会团聚. 通过改变条件, 制备出了发光波长在420 nm的蓝色荧光量子点.     

荧光量子点的制备及分析应用

综述了近年来量子点的制备方法、功能化修饰以及它在化学和生物分析中应用的研究进展,并对其前景作了简要展望(引用文献59篇)。     

表面包覆策略:提高全无机铯铅卤钙钛矿纳米晶的稳定性及其在照明显示领域的应用

全无机铯铅卤钙钛矿纳米晶具有荧光量子产率高、色纯度高、色域广等优异的光电性质,在发光二极管、太阳能电池和生物标记等领域具有广阔的应用前景。但由于其离子特性所导致该纳米晶的稳定性较差,严重阻碍了进一步推广应用。尽管已发展出许多提高稳定性的策略,如离子掺杂、表面钝化和表面包覆,但暴露于空气、水和极性溶剂等情况下如何保持钙钛矿纳米晶的稳定性仍然是目前亟待解决的重要问题。此外,钙钛矿纳米晶中的阴离子交换现象也限制了其在多色发光显示领域的应用。通过表面包覆可以有效提高钙钛矿纳米晶的稳定性,同时限制了纳米晶中的阴离子交换,因此近年来成为了科研工作者研究的热点。本文总结了造成钙钛矿纳米晶不稳定的原因,详细介绍了铅卤钙钛矿包覆工艺的研究进展及其在照明显示领域的应用,最后分析了全无机铯铅卤钙钛矿纳米晶发展过程中面临的挑战,并对未来的研究方向进行展望。     

碳量子点上转换材料的制备及其应用研究进展

碳量子点(CQD)具有化学惰性,生物相容性和低毒性等优势,可能在能源、生物医药等领域得到广泛的应用. CQD可通过表面被聚合物(例如PEG)钝化而表现出很强的光致发光特性.在生物成像,疾病检测和药物输送中使用表面钝化后的功能化生物分子更为有效.并且碳材料由于其优异的电化学性能还展现出在催化、电子器件等许多领域广泛的应用前景.我们将对近年来碳量子点发光材料的研究进行总结,并讨论碳量子点在能源、环境和其他一些领域的应用.     

高效、稳定Ⅱ-Ⅵ族量子点发光二极管(LED)的研究进展

量子点具有核-壳型的基本结构,它的发光效率及色纯度高。因具有优异的性能和可控合成的优点,Ⅱ-Ⅵ族量子点在发光二极管(light-emitting diode,LED)中的应用研究最为丰富。为了制备高效、稳定的量子点LED,量子点的结构、器件结构和载流子传输层都需要进行设计和优化。如今,量子点LED的效率已接近OLED,但它的发展仍存在挑战。