水溶性掺杂型ZnS纳米晶的微波合成及性质研究

论文摘要

目前,生物纳米技术已经成为人们所关注的热点研究领域。由于纳米粒子的尺寸在0.1—100 m范围内,而大多数重要的生物分子(如蛋白质、核酸)的尺寸都处在这一尺度内,因此通过对纳米粒子的表面修饰并与生物分子的偶联,形成生物探针,即可成为研究生物分子性质及其相互作用机制的最有利的工具。同传统有机染料分子相比,荧光纳米晶作为生物标记物具有独特的优势(较宽的激发谱和较窄的发射谱,较高的光稳定性,较低的背景荧光)。因此以具有优异的光学性质的荧光纳米晶作为生物标记物,将给生物学和医学带来极大的突破,同时也将大大加速纳米技术的产业化进程。本论文的主要工作就是在原有工作的基础上,开发合成高发光效率的水溶性掺杂荧光纳米晶的方法,同时对所合成的纳米晶的光学性质进行深入研究,为开发新型纳米晶生物标记物提供必要的材料基础。 水溶性ZnS纳米晶的微波合成。将巯基丙酸与锌离子配位,在水溶液里形成稳定的配合物,通过调节巯基丙酸与锌离子的比例及溶液的PH值,用微波辐射加热制备了水溶性ZnS纳米晶。在制备过程中,巯基丙酸与Zn离子的比例对最终得到的纳米晶起决定作用。在一定的比例范围内,溶液的PH值的差异也对纳米晶的合成有重要影响。 高发光效率ZnS:Mn纳米晶的合成。利用巯基丙酸作稳定剂合成了ZnS:Mn纳米晶,然后利用巯基丙酸与锌离子所形成的配合物在微波辐射下可以形成ZnS这种纳米晶这一结果,通过外延生长的方法,在已合成的ZnS:Mn纳米晶表面生长一个ZnS壳层,这样我们得到了高发光效率的纳米晶。利用荧光寿命、电子顺磁共振检测方式证明ZnS:Mn纳米晶发光效率的提高主要源于掺杂锰离子在ZnS纳米晶中的微观分布状态,ZnS壳层的形成和微波加热作用同时促进了有效发光中心,即孤立存在的锰离子数量的增加,首次实现从改变发光中心存在形式的角度来提高纳米晶的发光效率。同时,所获得的ZnS:Mn纳米晶还具有较好的化学稳定性和光稳定性。

论文目录

• 第一章 前言
• 1.1 纳米粒子基本性质
• 1.1.1 量子尺寸效应
• 1.1.2 表面效应
• 1.2 纳米粒子的合成方法
• 1.2.1 气相法制备纳米粒子
• 1.2.2 液相法制备纳米粒子
• 1.3 不同类型的纳米粒子简介
• 1.3.1 非掺杂型荧光纳米粒子简介
• 1.3.2 掺杂型荧光纳米粒子简介
• 1.4 荧光纳米晶在生物学上的应用
• 1.5 纳米晶的表面修饰
• 1.6 本论文所采用的纳米粒子表征方法
• 1.7 立题思想
• 参考文献
• 第二章 微波辐射合成 ZnS纳米晶
• 2.1 实验部分
• 2.1.1 试剂与药品
• 2.1.2 测试仪器
• 2.1.3 微波合成 ZnS纳米粒子
• 2.2 结果与讨论
• 2.2.1 Zn与 MPA不同比例的微波结果
• 2.2.2 不同PH值对 Zn-MPA配合物降解反应影响
• 2.3 本章小结
• 参考文献
• 第三章 高发光 ZnS:Mn纳米粒子的合成和性质研究
• 3.1 实验部分
• 3.1.1 试剂与药品
• 3.1.2 测试仪器
• 3.1.3 ZnS:Mn纳米粒子的合成
• 3.1.4 微波辅助ZnS壳层的生长
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 ZnS:Mn纳米晶的结构表征（XRD.TEM）
• 3.2.2 ZnS:Mn纳米晶的光学性质
• 3.2.3 ZnS:Mn纳米粒子荧光衰减与瞬磁共振
• 3.2.4 ZnS:Mn纳米晶的光稳定性
• 3.3 本章小结
• 参考文献
• 第四章 颜色可调 ZnS:Cu纳米粒子的微波辅助合成
• 4.1 实验部分
• 4.1.1 试剂和测试仪器
• 4.1.2 ZnS:Cu纳米粒子的合成过程
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 ZnS:Cu纳米晶的结构表征
• 4.2.2 ZnS:Cu纳米晶的掺杂效分析
• 4.2.3 ZnS:Cu纳米晶的光学性质
• 4.2.4 ZnS:Cu纳米晶的荧光衰减
• 4.2.5 ZnS:Cu纳米晶的变温荧光
• 4.2.6 ZnS:Cu纳米晶能谱分析
• 4.2.7 ZnS:Cu纳米晶瞬态光电压
• 4.3 本章小结
• 参考文献
• 第五章 光电导型ZnS:Ag纳米粒子的合成和性质研究
• 5.1 实验部分
• 5.1.1 试剂与测试仪器
• 5.1.2 纳米晶的合成
• 5.1.2.1 ZnS:Ag纳米晶的合成
• 5.1.2.2 ZnS:Ag/ZnS核壳纳米晶的合成
• 5.2 结果与讨论
• 5.2.1 ZnS:Ag纳米晶的结构表征
• 5.2.2 ZnS:Ag纳米晶的光学性质
• 5.2.3 ZnS:Ag纳米晶的瞬态光电压
• 5.2.4 ZnS:Ag纳米晶的光稳定性
• 5.3 本章小结
• 参考文献
• 致谢
• 作者简历
• 中文摘要
• 英文摘要