溶胶凝胶法制备CdS/SiO2量子点玻璃的研究

通过溶胶凝胶转变过程制备了硫化镉／二氧化硅量子点复合玻璃材料（硫化镉在复合材料中的最大掺杂质量比可达到30％）；并针对两种催化剂对复合体系的不同影响对这一类体系的物理化学性质进行了较为系统的研究．复合体系的溶胶凝胶转变点可通过对复合溶胶粘度随时间变化的观测而确定．TEM法与低频Raman散射法的测定表明实验制备的样品中CdS颗粒基本为nm级的球形粒子。其CdS颗粒粒径随CdS含量增加而增大。随CdS／SiO2量子点玻璃材料中CdS颗粒粒径的减小，其吸收光谱中的吸收边界与常规尺寸颗粒的吸收光谱边界相比有明显的蓝移，体现出显著的量子效应．适宜的热处理过程对复合材料中CdS颗粒粒径的减小和量子效应的增强起着有利的作用．     

采用一锅法制备量子点/琼脂纳米复合凝胶

以天然高分子琼脂为稳定剂,采用简单便捷的一锅法制备Mn掺杂ZnS量子点/琼脂纳米复合凝胶,琼脂不仅作为制备量子点的稳定剂,同时也是纳米复合凝胶的主要成分。对该纳米复合凝胶中量子点的化学结构和尺寸大小进行了表征,并对纳米复合凝胶的荧光性能和凝胶性能进行了研究。实验结果表明,制备得到的纳米复合凝胶均一稳定,在302 nm紫外光下呈现十分明显的橙红色荧光。在该纳米复合凝胶的透射电子显微镜（TEM）表征中可以观察到大小比较均一、粒径为3 nm左右的纳米粒子,光谱分析结果进一步证实纳米复合凝胶中存在Mn掺杂ZnS量子点。该纳米复合凝胶不仅具有良好的荧光性能,还具有温度刺激响应性可逆溶胶-凝胶转变性能,同时具有较高的溶胶转变温度和较好的温度稳定性。利用这些性能特点,可以方便地制备纳米复合凝胶小球。此外,该纳米复合凝胶还可以被潜在应用于金属离子的荧光检测分析领域。     

一锅法制备量子点/琼脂纳米复合凝胶

以天然高分子琼脂为稳定剂,采用简单便捷的一锅法制备Mn掺杂ZnS量子点/琼脂纳米复合凝胶,琼脂不仅作为制备量子点的稳定剂,同时也是纳米复合凝胶的主要成分。对该纳米复合凝胶中量子点的化学结构和尺寸大小进行了表征,并对纳米复合凝胶的荧光性能和凝胶性能进行了研究。结果表明,制备得到的纳米复合凝胶均一稳定,在302nm紫外光下呈现十分明显的橙红色荧光。TEM表征显示,在该纳米复合凝胶中可以观察到大小比较均一、粒径为3nm左右的纳米粒子;光谱分析结果进一步证实纳米复合凝胶中存在Mn掺杂ZnS量子点。该纳米复合凝胶不仅具有良好的荧光性能,还具有温度刺激响应性可逆溶胶-凝胶转变性能,同时具有较高的溶胶转变温度和较好的温度稳定性。利用这些性能特点,可以方便地制备纳米复合凝胶小球。此外,该纳米复合凝胶还有望应用于金属离子的荧光检测分析领域。     

量子点制备与表面修饰

量子点具有荧光强度高、光化学稳定性高、可反复多次激发等优点,在生物医学以及新能源等方面有广阔的应用前景。本文介绍了量子点的制备与表面修饰,制备方法主要包括沉淀法、溶胶-凝胶法、微乳液法、水热法等,表面修饰方法主要有双功能团配体交换、硅烷化、聚合物包埋等。     

纳米TiO2/CdSe量子点的制备及其结构表征

用水热方法制备了CdSe量子点(CdSe QDs)并通过溶胶-凝胶法制备了量子点掺杂改性的纳米TiO2复合物。运用多种方法对此复合物进行表征,并对其光催化性能进行研究。结果表明:1在其制备焙烧过程中,CdSe QDs已掺杂进入TiO2纳米颗粒中形成纳米复合物;2 CdSe QDs的引入增强了TiO2的吸光性,改善了TiO2在可见光区的吸光效率;3 TiO2的原始晶体结构在焙烧过程中发生变化,形成了两种晶相的混晶,有利于其光催化活性的改善;此外纳米TiO2复合物的表面电子结构以及吸附性能等对其光催化作用也有协同作用,使其催化性能进一步提高。     

纳米钛酸钡生成的热分解机理

钛酸钡作为重要的铁电材料 ,多年来一直被研究者们所关注．传统方法制备钛酸钡大多采用固相法或草酸盐法得到微米级基料．随着纳米材料研究与应用的发展 ,溶胶 凝胶技术成为制备各种金属氧化物纳米材料的较普遍方法．溶胶 凝胶法制备纳米钛酸钡就是其中之一．该法一般采用钛的有机醇盐与钡盐反应生成溶胶 ,然后形成凝胶 ,再以凝胶为先体进行热处理制得纳米钛酸钡．虽然已有人对溶胶 凝胶技术制备纳米钛酸钡进行了研究 ,并对所得产物进行了表征［１,２］,但尚无人对该方法中凝胶的热分解过程作详细的研究．因凝胶的热分解过程对钛酸钡纳…     

锌镉硫量子点增强的光催化产氢活性

光催化分解水产氢是利用太阳能解决当今能源危机和环境污染问题的理想策略.硫化镉光催化剂由于具有较窄的带隙、有效的光吸收能力、较负的导带位置和较强的还原能力等而受到广泛关注.然而,硫化镉光催化剂的光生电子-空穴复合速率高,导致其光催化活性比较低,因此在光催化领域的应用受到限制.为此,人们采取了很多方法来改善硫化镉光催化剂的光催化性能,例如加入助催化剂、构建异质结、表面修饰以及形成固溶体光催化剂等.合成固溶体光催化剂被认为是提高硫化镉光催化活性最具有发展前景的方法之一,固溶体光催化剂通过形成轨道杂化而表现出可控的带隙和带边位置.在固溶体光催化剂中,锌镉硫胶体量子点引起了很多关注.锌镉硫胶体量子点的颗粒尺寸较小,这就使得光生电子和空穴由催化剂内部转移到表面的距离较短,增大了载流子分离效率.另外,锌镉硫胶体量子点具有较负的导带位置、可调控的带隙、较好的水中分散性以及良好的光吸收等优点,因此锌镉硫胶体量子点从其他光催化剂中脱颖而出.本文分别采用热注法和传统共沉淀法制备了油溶性锌镉硫量子点和水溶性锌镉硫纳米颗粒.发现油溶性量子点亲水性能较差,几乎没有光催化活性,但油溶性量子点易通过配体交换过程转换成水溶性量子点,无机硫作为锌镉硫量子点的表面水溶性配体,可使量子点具有较好的亲水性.通过电化学测试、稳态荧光以及时间分辨荧光测试结果表明,相比于锌镉硫纳米颗粒,水溶性锌镉硫量子点具有更高的电子空穴分离效率.光催化产氢测试发现,在牺牲剂甘油存在的条件下,水溶性锌镉硫量子点的光催化产氢速率(1220μmol g^?1 h^?1)显著提高,约是锌镉硫纳米颗粒产氢速率的10倍.加入助催化剂Ni^2+后,锌镉硫量子点表现出最高的光催化产氢活性(2253μmol g^?1 h^?1),在420 nm灯的光照条件下,表观量子效率达到15.9%.光催化活性的增大主要归因于量子点较小的颗粒尺寸、表面无机硫配体以及助催化剂的添加,这些都有利于载流子的快速分离和转移,降低其复合,延长其寿命,并且加速了产氢动力学,因此提高了水溶性锌镉硫量子点的光催化产氢活性.     

SiO2凝胶中铕（铽）—间甲基苯甲酸—邻菲呤啉配合物的热稳定性及发光性能研究

采用溶胶－凝胶法,以掺杂方式制备了含有铕（铽）－间甲基苯甲酸－邻菲咯啉配合物的SiO2凝胶复合发光体,研究了其热分解曲线,激发光谱和发射光谱,并与固体粉末进行了比较,讨论了将配合物引入该凝胶后对其热稳定性及发光的影响。     

阳离子交换法制备稳定的近红外区核/壳型PbS/CdS量子点

硫化铅量子点(PbS QDs)的光氧化稳定性差是其应用于太阳能电池等领域的主要限制因素之一. 采用阳离子交换法在合成的PbS量子点表面包裹一层具有更稳定、更大禁带宽度的硫化镉(CdS)壳层, 制备出稳定的核/壳型PbS/CdS量子点; 同时, 研究了反应温度和反应时间对阳离子交换过程的影响规律. 通过透射电子显微镜和高分辨透射电子显微镜(TEM/HRTEM)、X射线衍射仪(XRD)、吸收光谱和荧光光谱考察了所制备PbS/CdS量子点的结构、光学特性和光氧化稳定性．结果表明: 阳离子交换过程中, 离子交换反应程度有限、仅发生在量子点的表面层, 但极薄的CdS壳层已能有效钝化PbS量子点的表面缺陷、显著提高其光氧化稳定性.     

纳米二氧化钛的量子尺寸效应及掺杂氧化锡对其光吸收的影响

采用溶胶-凝胶法制备了量子尺寸的纳米氧化钛和锡掺杂的纳米氧化钛,经过不同温度的热处理得到不同尺寸的粉末样品.通过X射线衍射(XRD)和电子衍射(ED) 表征了不同样品的物相组成和粒径(3～12 nm),通过反射谱(RS)深入研究了纳米氧化钛的量子尺寸效应及掺杂氧化锡对于纳米氧化钛光吸收性质的影响.实验结果表明纳米氧化钛有明显的光吸收量子尺寸效应,掺杂氧化锡促进了二氧化钛的锐钛矿向金红石相的转变,降低了相变起始温度.由于相变和尺寸变化两方面相反的作用,掺杂氧化锡对于二氧化钛光吸收边的位移影响不大.     

改进溶胶凝胶过程制备CdS/SiO2量子点玻璃

The sol-gel process has been applied successfully to the preparation of small-sized CdS-doped silica glasses. Silica glasses containing 0.887.4wt% CdS were synthesized in a process in which ethylene diamine tetra-acetic acid (EDTA) or surfactant microenmulsion is added to obtain smaller size CdS crystal with narrower size distribution. These additives can be removed after the heat treatment during the densification procedure. The optical absorption edge of CdS crystals in doped glasses obtained by new methods exhibited larger blue shifts(comparing with the bulk absorption edge value of CdS crystal) than that without addition of EDTA or surfactant microemulsion in the preparing process. Thus the quantum size effect was found to be enhanced for glasses containing CdS prepared by the improved sol-gel process.     

CdS/SiO2复合材料的低频Raman散射研究

对用溶胶凝胶法制备的ＣｄＳ／ＳｉＯ２复合材料进行低频Ｒａｍａｎ散射研究，结果表明可从其低频Ｒａｍａｎ散射峰位计算出ＣｄＳ微晶的粒径，两种不同的低频振动模式由激发光的两种偏振方向加以区分，低频Ｒａｍａｎ散射射的二级散射峰根据实验结果加以指认，所得平均粒径结果与透射电镜观察结果有较好的对应关系，复合材料吸收光谱吸收边蓝移与ＣｄＳ纳米子粒径之间存在着密切的关系，实验证明，样品吸收边能量与ＣｄＳ平均粒径的     

Control of particle size distribution of CdS quantum dots in gel matrix

A novel sol-gel process has been developed to prepare nano-sized CdS quantum dots to improve the nonlinear optical properties. A bifunctional ligand, 3-aminopropyl triethoxysilane H₂N(CH₂)₃Si(OC₂H₅)₃, was used to disperse the Cd²⁺ ions in the gel solution. The CdO and CdS particles were observed by transmission electron microscope (TEM). The size of CdS microcrystallites with concentrations up to 13 wt.% in SiO₂ gel matrix was found to be in the range of 2–4 nm with a very sharp size distribution. A well-defined absorption edge was observed in the absorption spectrum.     

Study of the effect of formamide and N,N-dimethylformamide on the synthesis of CdS nanoparticles in a SiO2 matrix by sol-gel method

The influence of formamide (F) and N,N-dimethylformamide (DMF) in drying and firing of CdS nanocrystals in SiO₂ glasses by a sol-gel method has been studied. It has been established that pore size distribution and surface area are different with the use of DMF and that influences the quality of the final product. The presence of CdS semiconductor nanoparticles has been demonstrated by transmission electronic microscopy (TEM), and the quantum confinement effect due to the size of nanoparticles is denoted by a blue shift in the visible absorption spectra. From the results obtained in this paper, it is clear that DMF has an influence on final material microstructure.     

CdS量子点的一步法合成及量子产率

以油酸为配体,十八烯为溶剂,采用一步法合成了CdS量子点,研究了反应温度、反应时间和Cd/S的摩尔比对量子点光谱性能的影响.X射线衍射(XRD)和高分辨透射电镜(HRTEM)测试结果表明,所获得的CdS量子点为立方闪锌矿结构,且尺寸分布均一,结晶度高,其较强的带边发光、尖锐的紫外吸收峰以及狭窄的荧光发射峰进一步表明量子...     

聚合物-二氧化硅复合基材中CdS纳米晶的合成

本文报道在Sol-gel基材中制备由聚合物稳定的CdS纳米晶的新方法， 即通过甲基丙烯酸镉与甲基丙烯酸羟乙酯共聚合合成了含有Cd 2+的聚合物微凝胶, 在聚合物微凝胶网络中原位聚合正硅酸乙酯形成聚合物互穿的Sol-gel复合基材. 再向该聚合物/二氧化硅复合基材中通入H2S气体得到CdS纳米晶. 在聚合物网络中原位聚合正硅酸乙酯可以降低纯二氧化硅材料的脆性; 另一方面, 二氧化硅可以作为增强剂增加聚合物材料的强度. 因此, 在我们合成的聚合物/二氧化硅复合基材中制备的CdS纳米晶将具有很好的应用前景.     

Formation of quantum-size PbTe microcrystals in sol-gel derived silica and borosilicate glasses

PbTe-doped silica and borosilicate glasses with the particle size ranging from 2 to 15 nm were prepared by the sol-gel method. Under a reducing H₂ gas atmosphere, PbTe microcrystalline phase was produced at a temperature of about 400°C via the initial Te crystalline phase formed at a low temperature, around 300°C. In borosilicate glasses, PbTe microcrystals were found to have a higher growth rate than in silica glasses. The absorption edge was shifted from the infrared to near visible range with a decrease in particle size due to the quantum-size confinement effect.     

含铁微孔EU-1/ZSM-5复合分子筛的合成和表征

采用预置晶种法合成了含铁的微孔EU-1/ZSM-5复合分子筛,并采用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、热重-微分热重(TG-DTG)、N₂吸附-脱附、紫外-可见吸收光谱(UV-vis DRS)、X射线吸收精细结构(XAFS)等手段进行了表征。结果表明,复合分子筛具有EU-1和ZSM-5的特征衍射峰,是两种晶相相互作用的分子分散晶相材料,微孔孔径较Fe-EU-1分子筛有所增大。随原始溶胶中铁的质量分数增加,复合分子筛具有的23.09°和23.94°处的特征衍射峰逐渐向低角度方向偏移;紫外-可见漫反射谱图中在220~245 nm出现了宽的吸收谱带;XAFS表征表明,1s→3d电子跃迁的弱吸收峰逐渐增强,同时在吸收边顶部出现的1s→4p吸收峰逐渐由宽变窄。合成工艺的最佳条件为,原始溶胶中铁的质量分数为0.075%~0.15%,晶种添加比例为15.0%~21.0%,晶种SiO₂/Al₂O₃物质的量比为50~60。     

Preparation of CdS nanoparticles by hydrothermal method in microemulsion

CdS nanoparticles with good crystallinity were prepared by hydrothermal method in microemulsion composed of polyoxyethylene laurylether/water/cyclohexane/butanol. The structure and the size of the CdS nanoparticles were analyzed by TEM and XRD. The UV-Vis optical absorption of the samples was also investigated. The results show that hydrothermal treatment is an effective method to prepare CdS nanoparticles of hexagonal structure at lower temperature. The particles were in dimensional uniformity. The diameter of the CdS nanoparticles decreased with the increase of the molar ratio of water to surfactant. The minimum diameter of the CdS nanoparticles prepared in this work was about 10 nm. Obvious blue shift appeared in the UV-Vis absorption spectra. Translated from Chinese Journal of Inorganic Chemistry, 2006, 22(5): (in Chinese)