高分子模板对CdS量子点制备及其光催化性能的影响

分别以球形聚酰胺-胺(PAMAM)树形分子和线形聚乙烯吡咯烷酮(PVP)两种结构不同的高分子为模板, 原位制备了分散良好的CdS量子点(CdS QDs), 并以甲基橙为降解对象, 研究了高分子模板结构对CdS量子点的制备和光催化性能的影响. 结果表明, 以PAMAM 树形分子为模板制备的CdS量子点(CdS QDs/PAMAM)比以PVP为模板制备的CdS量子点(CdS QDs/PVP)的尺寸分布更窄, 激子吸收峰更明显, 光致发光(PL)强度更高|并且在量子点尺寸接近的情况下, CdS QDs/PAMAM的催化效率明显高于CdS QDs/PVP. 这是由于PAMAM树形分子独特的结构有利于生成尺寸均匀的CdS量子点, 且不易钝化量子点表面的活性位点|而线性的PVP分子量分布较宽, 使制备的量子点的尺寸分布较宽, 且PVP分子链缠绕在CdS量子点表面, 钝化了部分活性位点, 降低催化效率. 此外, CdS QDs/PAMAM的催化能力随粒径减小而增大.     

以CdS-ZnS核-壳量子点/聚酰胺-胺(PAMAM)树形分子纳米复合材料自组装制备发光超薄膜

制备了表面带负电荷的CdS-ZnS核-壳结构量子点/聚酰胺-胺(PAMAM)树形分子纳米复合材料, 并以其为阴离子, 以聚二甲基二丙烯基氯化铵(PDDA)为聚阳离子自组装制备了光致发光(PL)超薄膜. 对膜的生长均匀性、表面平整性及发光性能进行表征, 发现膜的UV-Vis吸收强度和PL强度随层数增加呈线性增大, 表明每层膜均匀生长; AFM照片表明单个复合层膜非常平整, 10层膜仍具有良好的平整度, 并发出明亮的蓝绿色光.     

温度对聚酰胺-胺树形分子模板法制备CdS量子点的影响

为了研究温度对聚酰胺-胺(PAMAM)树形分子的模板法制备硫化镉(CdS)量子点的影响, 以4.5代(G4.5, 64个甲酯端基)PAMAM树形分子为模板, 在－10～30 ℃的温度范围内制备了分散良好的CdS量子点. 用透射电子显微镜(TEM)表征了CdS量子点的形貌、尺寸; 用紫外-可见光谱(UV-Vis)和光致发光光谱(PL)表征了CdS量子点的光学性能. 发现在相同条件下, 制备温度从－10 ℃升高到30 ℃, CdS量子点粒径从1.8 nm增大到3.4 nm, 其中在10 ℃时制备的量子点的尺寸分布最窄; CdS量子点的吸收和发射光谱均随温度增大而红移, 其中10 ℃时制备的量子点的室温光致发光效率最高. 这表明制备温度决定了树形分子的配位基团与Cd^2＋的分离速度, 并影响了CdS量子点的成核和生长过程, 从而最终决定了CdS量子点的尺寸及尺寸分布、光致发光颜色和发光效率.     

CdTe/CdS量子点的Ⅰ-Ⅱ型结构转变与荧光性质

制备了壳层厚度可以精确控制的CdTe/CdS核壳量子点, 利用紫外-可见吸收光谱、光致发光光谱、透射电镜和时间分辨光谱等技术, 分析了CdS壳层厚度对CdTe量子点的荧光量子产率和光谱结构的影响规律. 发现了不同于CdSe/CdS, CdSe/ZnS, CdTe/ZnS等核壳量子点的荧光峰展宽、大幅度红移以及荧光寿命大幅度增加现象. 根据能带的位置关系, 随着CdS厚度的增加, CdTe从Ⅰ型结构逐渐过渡到Ⅱ型核壳结构. 对于Ⅱ型CdTe/CdS核壳量子点, 不仅存在CdTe核区导带电子与价带空穴间的直接复合, 还存在CdS壳层导带电子与CdTe核价带空穴界面处的间接复合, 发光机制的变化导致荧光峰的展宽、明显红移和荧光寿命的增加. 当壳层过厚时, 壳层表面新引入的缺陷会阻碍荧光寿命和量子产率的进一步提高.     

溶剂对聚酰胺-胺树形分子模板法原位制备CdS量子点的影响

为了研究非配位型溶剂对聚酰胺-胺(PAMAM)树形分子的模板法制备CdS量子点的影响, 分别以水、甲醇及二者的混合物( ∶ ＝2∶1)为溶剂, 以4.5代PAMAM树形分子为模板制备了CdS量子点. 结果表明, 相同条件下, 以甲醇为溶剂时制备的CdS量子点为单晶, 平均直径2.7 nm, 尺寸分布窄, 发光强度高; 以水为溶剂制备的CdS量子点为多晶, 平均直径为5.7 nm, 尺寸分布宽, 发光强度低; 在甲醇与水的混合溶剂中制备的CdS量子点为单晶和多晶共存, 平均直径为4.1 nm, 尺寸分布及发光强度都居中. 这主要是由于树形分子的模板作用不同造成的. 树形分子在甲醇中能充分伸展, 起到内模板作用; 树形分子与水之间由双氢键作用而产生交联, 不利于Cd^2＋与树形分子内部基团的配位, 主要起到外模板作用; 在甲醇与水的混合溶剂中, 树形分子则同时起到了内模板和外模板作用.     

核壳结构CdS/ZnS微米球表面处理与光催化制氢性能的关系（英文）

具有高活性和稳定性的半导体光催化材料是太阳能光催化制氢领域的研究热点,其中CdS胶体颗粒催化剂因其合适的禁带宽度和带边位置以及较低的原料价格而广受关注.但它在水溶液中不稳定,易受光腐蚀,因而限制了其应用.目前人们致力于用各种方法提高其稳定性,包括各种纳米结构的应用、复合其他催化剂材料以及不同晶相结构复合.ZnS是一种宽禁宽半导体,禁带宽度为3.6 eV,常被用来与CdS形成固溶体调控其能带结构,从而提高其性能和稳定性.其中核壳结构CdS/ZnS异质结具有骑跨型(I型)能带结构,具有特殊的光学和电学性质,在量子点LED和量子点生物荧光显示剂方面获得关注和应用,同时也显示了良好的光催化性能.研究人员对核壳结构CdS/ZnS异质结材料中ZnS壳层厚度对其光学性能包括荧光效率等的影响进行了研究,然而ZnS壳层厚度、颗粒尺寸及其表面处理对光催化性能影响方面的报道很少.本文发展了一种简易的两步法,制备了核壳结构CdS/ZnS微米球光催化剂.首先采用超声喷雾热分解法制备CdS微米球,然后以水浴法在CdS微米球上生长ZnS壳层.采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、紫外-可见吸收光谱(UV-vis)和透射电镜(TEM)对所得样品进行了表征.SEM和TEM结果显示,所得微米球为完整包裹的球形核壳结构;XRD表征证实CdS核与ZnS壳层皆为六角相晶型;光催化性能表征结果显示,该样品的光催化制氢性能远高于单独的CdS微米球以及同法所制的ZnS微米球.通过改变前驱液浓度(Zn源浓度分别为0.2,0.3和0.5 mol/L)获得了三种不同厚度的核壳结构CdS/ZnS微米球,X射线荧光光谱结果证实了其壳层厚度成功调控.UV-vis结果发现,其吸收边由内核CdS决定,受壳层厚度的影响不大.光致荧光发射光谱分析发现,随着壳层厚度的增加,其540 nm处的CdS带边发射峰强度逐渐增大.这可能是由于ZnS壳层对CdS表面缺陷的钝化作用降低了其非辐射复合过程,从而提高了荧光发光效率.光催化制氢性能结果表明,前驱液浓度为0.3 mol/L时合成的核壳结构CdS/ZnS微米球的产氢效率最高.为了进一步提高其光催化效率,采用氮气中高温热处理、水热二次硫化法以及两者共用三种方式对性能最优的微米球进行改性,获得了三种核壳结构CdS/ZnS样品.结果发现,这些改性方法未影响其吸收边,但水热二次硫化法处理以及两者共用处理的样品在540 nm处的光致荧光发射峰强度明显高于未处理的和高温热处理的样品,证实水热二次硫化法处理可以有效地消除其表面缺陷,减少非辐射复合.XRD结果表明其晶型没有发生变化.TEM表征发现,经高温热处理后其壳层发生重结晶,形成颗粒包裹形貌,而经水热二次硫化法处理后其壳层同样发生重结晶,但包裹颗粒的尺寸明显更小.光催化性能测试表明,处理后样品的光催化性能皆优于未处理样品,其中两者共用法处理的样品产氢性能和稳定性最高.     

核壳结构CdS/ZnS微米球表面处理与光催化制氢性能的关系

具有高活性和稳定性的半导体光催化材料是太阳能光催化制氢领域的研究热点,其中CdS胶体颗粒催化剂因其合适的禁带宽度和带边位置以及较低的原料价格而广受关注.但它在水溶液中不稳定,易受光腐蚀,因而限制了其应用.目前人们致力于用各种方法提高其稳定性,包括各种纳米结构的应用、复合其他催化剂材料以及不同晶相结构复合.ZnS是一种宽禁宽半导体,禁带宽度为3.6 eV,常被用来与CdS形成固溶体调控其能带结构,从而提高其性能和稳定性.其中核壳结构CdS/ZnS异质结具有骑跨型(I型)能带结构,具有特殊的光学和电学性质,在量子点LED和量子点生物荧光显示剂方面获得关注和应用,同时也显示了良好的光催化性能.研究人员对核壳结构CdS/ZnS异质结材料中ZnS壳层厚度对其光学性能包括荧光效率等的影响进行了研究,然而ZnS壳层厚度、颗粒尺寸及其表面处理对光催化性能影响方面的报道很少.本文发展了一种简易的两步法,制备了核壳结构CdS/ZnS微米球光催化剂.首先采用超声喷雾热分解法制备CdS微米球,然后以水浴法在CdS微米球上生长ZnS壳层.采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、紫外-可见吸收光谱(UV-vis)和透射电镜(TEM)对所得样品进行了表征.SEM和TEM结果显示,所得微米球为完整包裹的球形核壳结构;XRD表征证实CdS核与ZnS壳层皆为六角相晶型;光催化性能表征结果显示,该样品的光催化制氢性能远高于单独的CdS微米球以及同法所制的ZnS微米球.通过改变前驱液浓度(Zn源浓度分别为0.2,0.3和0.5 mol/L)获得了三种不同厚度的核壳结构CdS/ZnS微米球,X射线荧光光谱结果证实了其壳层厚度成功调控.UV-vis结果发现,其吸收边由内核CdS决定,受壳层厚度的影响不大.光致荧光发射光谱分析发现,随着壳层厚度的增加,其540 nm处的CdS带边发射峰强度逐渐增大.这可能是由于ZnS壳层对CdS表面缺陷的钝化作用降低了其非辐射复合过程,从而提高了荧光发光效率.光催化制氢性能结果表明,前驱液浓度为0.3 mol/L时合成的核壳结构CdS/ZnS微米球的产氢效率最高.为了进一步提高其光催化效率,采用氮气中高温热处理、水热二次硫化法以及两者共用三种方式对性能最优的微米球进行改性,获得了三种核壳结构CdS/ZnS样品.结果发现,这些改性方法未影响其吸收边,但水热二次硫化法处理以及两者共用处理的样品在540 nm处的光致荧光发射峰强度明显高于未处理的和高温热处理的样品,证实水热二次硫化法处理可以有效地消除其表面缺陷,减少非辐射复合.XRD结果表明其晶型没有发生变化.TEM表征发现,经高温热处理后其壳层发生重结晶,形成颗粒包裹形貌,而经水热二次硫化法处理后其壳层同样发生重结晶,但包裹颗粒的尺寸明显更小.光催化性能测试表明,处理后样品的光催化性能皆优于未处理样品,其中两者共用法处理的样品产氢性能和稳定性最高.     

水溶性的CdSe/CdS/ZnS量子点的合成及表征

用L-半胱氨酸盐(Cys)作为稳定剂,合成了水溶性的双壳结构的CdSe/CdS/ZnS半导体量子点。吸收光谱和荧光光谱结果表明,双壳结构的CdSe/CdS/ZnS纳米微粒比单一的CdSe核纳米粒子和单核壳结构的CdSe/CdS纳米粒子具有更优异的发光特性。用透射电子显微镜(TEM)、ED、XRD、XPS和FTIR等方法对CdSe核和双壳层的CdSe/CdS/ZnS纳米微粒的结构、分散性及形貌分别进行了表征。     

金属离子对CdS量子点/聚酰胺-胺树形分子纳米复合材料光致发光性能的影响

以聚酰胺-胺树形分子为模板制备了分散好、尺寸均匀的CdS量子点，并用分光光度滴定法研究了Cd²⁺、Zn²⁺、Pb²⁺、Cu²⁺、Mn²⁺几种金属离子对其光致发光性能的影响。发现不同离子对CdS量子点的发光性能影响不同:Cd²⁺和Zn²⁺使量子点荧光增强，Pb²⁺、Cu²⁺和Mn²⁺使其荧光有不同程度淬灭。这归因于金属离子对CdS量子点表面的修饰作用。Cd²⁺能减少由S^2-悬键构成的非辐射复合中心，增强树形分子对量子点表面缺陷的钝化作用，并能在量子点周围形成类肖特基能垒，从而显著增大CdS量子点的光致发光效率。由于ZnS与CdS的晶格参数非常接近，Zn²⁺能起到与Cd²⁺类似的作用，使CdS量子点的发光效率大大增强。Pb²⁺和Cu²⁺能取代Cd²⁺在CdS量子点表面生成窄带隙的壳层，对其发光有很强的淬灭作用。由于块体PbS的带隙比块体CuS窄，故Pb²⁺的淬灭能力强于Cu²⁺。Mn²⁺能破坏Cd²⁺与PAMAM树形分子的配位键，降低树形分子对CdS量子点表面缺陷的钝化作用，且其本身在量子点表面构成了新的荧光淬灭中心，但Mn²⁺也能形成较弱的类肖特基能垒，故对量子点的发光淬灭作用较弱。     

CdTe/CdS核壳量子点与蛋白质荧光标记

利用连续离子层吸附技术合成了水溶性的CdTe／CdS核壳量子点．通过CdS壳层的包覆,量子点的量子效率由原来的15％（裸核）提高到38％（核壳）,这种核壳结构量子点的化学和光学性质具有更好的稳定性,可以用于生物标记．本文采取共价连接与静电吸附两种方法,实现了量子点的生物标记,电泳技术已证明,应用这种量子点成功地实现了对蛋白质分子的生物标记．通过对量子点与蛋白质偶联前后的荧光光谱分析,发现量子点与蛋白质作用后荧光增强是由于蛋白质对量子点进行了表面修饰,从而降低了表面缺陷引起的非辐射跃迁几率所致．通过共价连接量子点的荧光峰位红移,主要是由于偶极-偶极相互作用引起的;量子点与蛋白质静电吸附作用引起的荧光峰位蓝移主要起因于量子点表面电荷量的降低．     

核壳结构CdS/ZnS纳米微粒的制备与光学特性

CdS and CdS/ZnS core-shell structure nano particles were synthesized in micro emulsion, and characterized by X-ray diffraction(XRD), transmission electron microscopy (TEM), UV absorption spectra and PL. The average diameter of CdS was about 3.3 nm, and CdS/ZnS core-shell structure was confirmed by XRD and UV. Considering the optical properties of CdS/ZnS core-shell structure nanoparticles which have different ZnS shell thickness, the UV absorption edge of CdS/ZnS becomes as lightred-shift with the thickness of ZnS layer increasing, and the absorption of shortwave band is strongly enhanced at the same time. The PL spectra indicate that ZnS shell layer can greatly eliminate surface defects of CdS nanoparticles and make its band-edge directed recombination increased, and the luminous efficiency of CdS is improved greatly when it has appropriate shell thickness.     

硫脲修饰ZnSe:Cu量子点的水相合成及荧光特性

以3-巯基丙酸为稳定剂在水相中合成了Cu掺杂的ZnSe量子点(QDs), 并利用硫脲(CH₄N₂S)对其进行表面修饰, 制备出核壳结构的ZnSe:Cu/ZnS 量子点. 制得的量子点呈闪锌矿结构, 尺寸约为5 nm, 有较好的分散性, 其荧光发射峰在460 nm左右. 经CH₄N₂S修饰后, 量子点表面形成了宽禁带的ZnS包覆层, 将电子和空穴限域在了ZnSe:Cu 核内, 减少了表面发生非辐射复合的载流子, 显著提高了量子点的荧光强度. 与Na₂S、硫代乙酰胺(TAA)等常用硫源相比, 以CH₄N₂S为硫源制得的ZnSe:Cu/ZnS 量子点壳层厚度可控, 表面钝化效果更好, 显示出更佳的荧光效率和稳定性. ZnSe:Cu/ZnS 量子点经过紫外线照射后消除了表面的悬空键, 进一步提高了其量子产率, 最终获到了具有较好荧光性质的ZnSe:Cu/ZnS量子点.     

Effect of CdS Interlayer on Properties of CdTe Based Quantum Dots

Highly luminescent thioglycolic acid-capped CdTe-based core/shell quantum dots (QDs) were synthesized through encapsulating CdTe QDs in various inorganic shells including CdS, ZnS and CdZnS. CdTe/CdS core/shell QDs exhibited a significant redshift of emission peaks (a maximum emission peak of 652 nm for the core/shell QDs and 575 nm for CdTe cores) with increasing shell thickness. In contrast, the redshift of photoluminescence (PL) peak wavelength of CdTe/ZnS QDs was less than 15 nm. The PL peak wavelengths of the core/shell QDs depended strongly on core size and shell thickness. The PL quantum yields (QYs) of the CdTe/CdS core/shell QDs are up to 67 % while that of CdTe/ZnS core/shell QDs is 45 %. A composite CdZnS shell made CdTe cores a high PL QY up to 51 % and broadly adjusted PL spectra (a maximum PL peak wavelength of 664 nm). The epitaxial growth of the shell was confirmed by X-ray powder diffraction analysis and luminescence decay experiments. Because of high PL QYs, tunable PL spectra, and low toxicity from a ZnS surface layer, CdTe/CdZnS core/shell QDs will be great potential for bioapplications.     

(CdSe)ZnS quantum dots and organophosphorus hydrolase bioconjugate as biosensors for detection of paraoxon

In this paper, we first report a novel biosensor for the detection of paraoxon based on (CdSe)ZnS core-shell quantum dots (QDs) and an organophosphorus hydrolase (OPH) bioconjugate. The OPH was coupled to (CdSe)ZnS core-shell QDs through electrostatic interaction between negatively charged QDs surfaces and the positively charged protein side chain and ending groups (-NH2). Circular dichroism (CD) spectroscopy showed no significant change in the secondary structure of OPH after the bioconjugation, which indicates that the activity of OPH was preserved. Detectable secondary structure changes were observed by CD spectroscopy when the OPH/QDs bioconjugate was exposed to organophosphorus compounds such as paraoxon. Photoluminescence (PL) spectroscopic study showed that the PL intensity of the OPH/QDs bioconjugate was quenched in the presence of paraoxon. The overall quenching percentage as a function of paraoxon concentration matched very well with the Michaelis-Menten equation. This result indicated that the quenching of PL intensity was caused by the conformational change in the enzyme, which is confirmed by CD measurements. The detection limit of paraoxon concentration using OPH/QDs bioconjugate was about 10(-8) M. Although increasing the OPH molar ratio in the bioconjugates will slightly increase the sensitivity of biosensor, no further increase of sensitivity was achieved when the molar ratio of OPH to QDs was greater than 20 because the surface of QDs was saturated by OPH. These properties make the OPH/QDs bioconjugate a promising biosensor for the detection of organophosphorus compounds.     

水热法合成AgInS2/ZnS核/壳结构量子点及其荧光性能

以硫脲为硫源,采用谷胱甘肽(GSH)和柠檬酸钠(SC)为配体,通过水热法制备了水溶性AgInS2/ZnS(AIS/ZnS)核/壳结构量子点。系统研究了反应温度和配体用量对量子点的合成及其荧光性能的影响。采用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、紫外可见吸收光谱(UV-Vis)和光致发光光谱(PL)分别对量子点的物相、形貌和光学性能进行了表征,并考察了量子点的稳定性。实验结果表明,随着反应温度从70℃升高至90℃,促进了ZnS壳层的形成,有效地钝化了量子点的表面缺陷,获得的AIS/ZnS核/壳量子点的发光强度显著提高,发光峰位从600 nm蓝移至580 nm。配体的添加可以有效地平衡Zn^2+的化学反应活性,减缓ZnS壳层的生长,抑制核壳界面缺陷的形成,还能消除量子点的表面态,当nGSH/nZn^2+=2.0,nSC/nZn^2+=2.5时,AIS/ZnS量子点的荧光性能最佳。此外,AIS/ZnS核/壳结构量子点还具有优异的光学稳定性。     

The importance of reference materials in doping-control analysis

Polyamidoamine (PAMAM) dendrimers and water-soluble 3-mercaptopropionic acid (MPA)-capped CdSe quantum dots (QDs) were combined to produce a new gel containing supramolecular complexes of QDs/PAMAM dendrimers. The formation of the QDs/PAMAM supramolecular complexes was confirmed by high resolution electron microscopy and Fourier transform infrared (FTIR) analyses. Molecular dynamics simulations corroborated the structure of the new QDs/PAMAM-based supramolecular compound. Finally, on the basis of the prominent fluorescent properties of the supramolecular complexes, PAMAM dendrimer was functionalized with folic acid to produce a new QDs/PAMAM-folate derivative that showed an efficient and selective performance as a marker for gastric cancer cells.