CdSe的水相法制備

1、課 程 設(shè) 計(jì)水相合成法制備CdSe學(xué)院：材料與化工學(xué)院學(xué)號(hào)：100316115姓名：王坤鵬水相合成法制備CdSe 摘要： 采用水相法，在常溫常壓下，通過一種新型還原劑制備出具有量子尺寸效應(yīng)的CdSe納米晶。采用X射線衍射(XRD)、透射電子顯微鏡(TEM)和X射線光電子能譜(XPS)技術(shù)對(duì)制備的CdSe納米晶的物相、形貌和成分進(jìn)行了表征分析。采用紫外一可見吸收光譜(UV-vis)和熒光發(fā)射光譜(PLS)對(duì)CdSe納米晶的光學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，在常溫常壓下，在水相中即可制備得到立方閃鋅礦結(jié)構(gòu)的CdSe納米晶球形顆粒，由于納米晶尺寸較小(28nm)，其紫外一可見吸收峰及熒光發(fā)射峰明顯藍(lán)移

2、。關(guān)鍵詞： 水相法；CdSe納米晶；光學(xué)性質(zhì)Abstract：CdSe nanocrystals(NCs)were synthesized by employing a new reducer in an aqueous solutionThe phases，morphology and the presence，contents and chemical states of prepared nanoparticle was characterized by X-ray powder diffraction(XRD)，Transmission electron microscopy(TEM)

3、and Xray photoelectron spectra (XPS)The optical properties of CdSe NCs under moderate condition were characterized by UVvisible spectroscopy(UVvis)and photoluminescence(PL)The results show that the CdSe NCs synthesized at room ternperature were purely spheral cubic sphalerite structureand due to its

4、 small(28nm)sizethe ultraviolet absorption peak and fluorescent emission peak show obviously blue shiftKey words：aqueous method ;CdSe nanocrystals ; optical properties 目錄1緒論31.1選題的目的意義31.2材料的相關(guān)背景應(yīng)用31.3物理化學(xué)性質(zhì)41.4制備方法41.5本課程的內(nèi)容52實(shí)驗(yàn)方法及原料62.1反應(yīng)設(shè)備62.2反應(yīng)原料72.3注意事項(xiàng)72.4反應(yīng)物的量73.1本實(shí)驗(yàn)的過程及反應(yīng)73.2后處理73.3產(chǎn)率73.4表征方

5、法84.1總結(jié)114.2感想115參考文獻(xiàn)121緒論量子點(diǎn)(QDs)是半導(dǎo)體納米晶,是一種很好的無機(jī)熒光材料,由于其高的熒光效率和顯著的量子尺寸效應(yīng)而被廣泛研究。近年來,對(duì)半導(dǎo)體CdSe量子點(diǎn)的研究蓬勃發(fā)展,在很多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用并發(fā)揮重要作用。在有機(jī)相無氧高溫條件下合成的CdSe量子點(diǎn),具有單分散好、尺寸可控、發(fā)光性能好的優(yōu)點(diǎn)。但是這些量子點(diǎn)不溶于極性溶劑,從而限制了它們?cè)谏餀z測(cè)、生物傳感器和生物工程等領(lǐng)域中的應(yīng)用。為了使CdSe量子點(diǎn)得到更廣泛的應(yīng)用,近年來人們已嘗試采用各種對(duì)CdSe量子點(diǎn)表面修飾的方法來擴(kuò)展量子點(diǎn)的用途。1.1選題的目的和意義納米晶點(diǎn)材料在最近十幾年里吸引了全世界的關(guān)

6、注,因?yàn)樗T多優(yōu)良的發(fā)光性能,使得它在光電材料應(yīng)用和生物熒光標(biāo)識(shí)方面有著廣泛的應(yīng)用前景"納米量子點(diǎn)材料所具有的激發(fā)譜寬!發(fā)射譜窄的優(yōu)點(diǎn)有力地彌補(bǔ)了傳統(tǒng)有機(jī)染料熒光劑可激發(fā)譜窄而發(fā)射譜寬化嚴(yán)重等問題,同時(shí)納米量子點(diǎn)還具有光致褪色時(shí)間長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn),這些都將成為納米量子點(diǎn)挑戰(zhàn)傳統(tǒng)有機(jī)染料在生物熒光標(biāo)識(shí)方面統(tǒng)治性地位的有力武器.CdSe納米晶體因其獨(dú)特的新穎性質(zhì)具有廣闊應(yīng)用前景,但常用的非水相方法所用的原料,如三正辛基氧化膦等,價(jià)格昂貴且毒性大為此,引入了價(jià)格便宜、環(huán)境友好的水溶劑,在其中合成了CdSe納米晶體,并利用紫外可見光譜、熒光發(fā)射光譜、透射電鏡、能量分散X射線譜和X射線衍射對(duì)得到的納米

7、晶體進(jìn)行了表征結(jié)果表明,在水溶劑中合成的CdSe納米晶體粒度均勻,粒徑可控,具有高的結(jié)晶度和良好的光學(xué)性質(zhì)水溶劑降低了合成成本,使合成更加符合綠色化學(xué)的原則本課程的目是通過水相合成法制備CdSe納米晶，因?yàn)樵谒芤褐泻铣杉{米晶具有良好的水溶性，其次實(shí)驗(yàn)流程簡(jiǎn)單，方便，可行性較強(qiáng)。通過對(duì)制備出的粉體的結(jié)構(gòu)和性能的分析，進(jìn)一步的了解它的作用，使其更好地服務(wù)和造福于我們?nèi)祟悺?.2材料的相關(guān)背景以及應(yīng)用半導(dǎo)體納米材料因具有獨(dú)特的量子尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)和介電效應(yīng)而表現(xiàn)出新奇的光電及化學(xué)性質(zhì)，從上世紀(jì)70年代末起就引起了物理學(xué)家、材料學(xué)家、化學(xué)家和電子工程學(xué)家的廣泛關(guān)注，目前已在發(fā)光材料、非線性光學(xué)材料

8、、光敏材料、光催化材料等方面得到廣泛應(yīng)用1。CdS是一族半導(dǎo)體納米材料中被研究最多的一種，由于它具有較大的激子Boh半徑和較強(qiáng)的的量子限域效應(yīng)，與塊體材料相比，納米CdSe的吸收帶藍(lán)移明顯，使其更有利于在半導(dǎo)體光學(xué)、電學(xué)和力學(xué)等方面獲得一些新奇特性，因此有望應(yīng)用于光電器件2、生物傳感器3、太陽(yáng)能電池4等方面。迄今為止，不同=貌結(jié)構(gòu)的CdSe納米材料的制備已有大量報(bào)道5-7，其光學(xué)和電學(xué)性能也得到提高。通過自組裝技術(shù)，已經(jīng)制備出了CdSe納米簇的超晶格8。其光學(xué)性能可通過控制CdSe量子點(diǎn)的尺寸及其之間的距離進(jìn)行調(diào)節(jié)。目前，較成熟的CdSe納米材料的制備方法是金屬有機(jī)合成法(又稱高溫?zé)峤夥?，1

9、993年，Bawendi等9首次采用三辛基氧膦(TOPO)和三辛基膦(TOP)作溶劑，高溫下制備出高結(jié)晶度、單分散、尺寸可控的CdSe納米晶。雖然該制備的CdSe納米晶的形貌可控、光學(xué)性能優(yōu)良，但工藝復(fù)雜，條件苛刻，同時(shí)不易應(yīng)用于水溶液環(huán)境。因此，采用簡(jiǎn)易、方便、快捷的方法在水相體系中制CdSe納米晶顯得尤為重要。目前已有大量學(xué)者做了這方面的研究。Rogach等10研究了分別用含有巰基醇類化合物(2一巰基乙醇、1一巰基丙醇)和酸類化合物(巰基乙酸、硫代乳酸)做穩(wěn)定荊，制備出尺寸較小的CdSe納米晶，Li等11人則以一種“綠色”的水溶液方法，在室溫下采用可溶性淀粉作為穩(wěn)定劑，合成了平均尺寸為3n

10、m的CdSe納米晶。張顯春等12用L一半胱氨酸為修飾劑，合成了直徑約3060nm，長(zhǎng)度可達(dá)150450nm的CdSe納米棒。由于通過水相法制備的納米晶可直接用于水環(huán)境的熒光標(biāo)記及環(huán)境監(jiān)測(cè)等方面，因此一直是近幾年CdSe納米晶的制備研究的重點(diǎn)。本文采用一種新型的還原劑，在水相中，常溫常壓下合成出尺寸較小的CdSe納米晶，并通過各種表征手段對(duì)其結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行了表征分析。由-族或III族-V族元素組成的單核量子點(diǎn)(如CdSe，CdS和CdTe等)或核-殼結(jié)構(gòu)量子點(diǎn)（如CdSeCdS等），由于它們具有獨(dú)特的物理和化學(xué)特性，不僅在光學(xué)方面而且在生物學(xué)方面都顯示出重要的學(xué)術(shù)價(jià)值和應(yīng)用前景。量子點(diǎn)已成功用于

11、免疫分析、體內(nèi)成像、細(xì)胞成像、疾病診斷等生物領(lǐng)域。CdSe量子點(diǎn)具有優(yōu)良的發(fā)光特性。由于CdSeCdS核-殼結(jié)構(gòu)量子點(diǎn)具有很強(qiáng)的量子限域效應(yīng)，通常CdSeCdS核-殼結(jié)構(gòu)量子點(diǎn)都有很高的熒光量子產(chǎn)率。這些有很高的熒光量子產(chǎn)率的納米晶適合應(yīng)用在發(fā)光二極管和生物熒光標(biāo)記等多個(gè)領(lǐng)域。半導(dǎo)體量子點(diǎn)因?yàn)楣舱裨鰪?qiáng)效應(yīng)使得它的非線性光學(xué)效比塊體材料大很多,這使其在光開關(guān)和光限幅器件等光子學(xué)器件方面的應(yīng)用前景廣闊。因?yàn)槲k納米晶窄的熒光峰隨尺寸的改變可覆蓋整個(gè)可見光范圍，所以它在近十多年來引起了人們最為廣泛的興趣。發(fā)不同顏色的熒光的硒化鎘納米晶可在合成過程中通過調(diào)節(jié)它的尺寸大小而輕易得到，實(shí)現(xiàn)硒化鎘在熒光生

12、物標(biāo)記以及發(fā)光二極管等方面的應(yīng)用。硒化鎘納米晶具有很強(qiáng)的量子限域效應(yīng)，有望獲得在光電器件，生物傳感器，太陽(yáng)能電池，光二極管等方面的應(yīng)用。 其次CdSe 納米材料都具有好的光學(xué)性質(zhì), 用途非常廣泛。CdSe 具有很好的光電性能 , 是制造光電裝置、電致發(fā)光裝置 、生物接觸裝置等裝置的重要材料。CdSe量子點(diǎn)具有優(yōu)良的發(fā)光特性，CdSeCdS核-殼結(jié)構(gòu)量子點(diǎn)因?yàn)橛泻軓?qiáng)的量子限域效應(yīng)，不僅有優(yōu)良的發(fā)光特性，還有很高的熒光量子產(chǎn)率。這使得該納米晶有望應(yīng)用在生物熒光標(biāo)記 、光電器件、太陽(yáng)能電池、發(fā)光二極管、定量分析等多個(gè)領(lǐng)域。與在有機(jī)相中合成量子點(diǎn)相比，在水相中合成量子點(diǎn)時(shí)有操作簡(jiǎn)便、實(shí)驗(yàn)成本低、用到的

13、藥品毒性小、反應(yīng)條件容易控制、合成時(shí)間短、合成方法簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，同時(shí)在水相中合成的量子點(diǎn)，產(chǎn)物的水溶性能好特點(diǎn)。1.3 CdSe的物理化學(xué)性質(zhì)物理性質(zhì)：白色到棕色結(jié)晶體，立方或六方晶結(jié)構(gòu)。密度5.81g/cm3。熔點(diǎn)1350。在空氣或酸中分解，幾乎不溶于水，劇毒，遇高溫、明火或酸接觸放出硒化氫氣體。 制取方法：高溫下硒和鎘直接反應(yīng)；硒化氫和鎘鹽溶液作用；氧化鎘和硒和草酸或草酸溶液作用。 用途：用于顏料、陶瓷、油漆和發(fā)光材料，用于制作光電材料、電子發(fā)射器和光譜分析、太陽(yáng)能電池、激光器等。1.4制備方法1.4.1微乳液法 首先將 Na2SO3 粉末加適量水 ,利用恒溫磁力攪拌器攪拌加熱 ,沸騰后 ,

14、加入Se 粉 ,然后在定溫下超聲波攪拌 3 h至硒粉完全溶解 ,即制得Na2SeSO3 溶液 ,密封保存。然后稱取適量 Cd (NO3) 2· 4H2O 粉末溶于蒸餾水中制備 CdSe 水溶液 ,加入氨水?dāng)嚢?,出現(xiàn)白色沉淀 ,繼續(xù)滴加氨水至溶液澄清 ,即制得含 Cd2+的配合物溶液。最后將一定量的 CTAB 倒入環(huán)己烷與異丁醇混和液中 ,用磁力攪拌器攪拌 10 min得到 CTAB/環(huán)己烷/異丁醇溶液。將制備的 Na2SeSO3 溶液與含 Cd2 +的配合物溶液加入到 CTAB/環(huán)己烷/異丁醇溶液中 ,分別制得 Na2SeSO3 微乳液與含 Cd2 +的微乳液。然后將兩種微乳體系混

15、和 ,用磁力攪拌器強(qiáng)烈攪拌后,常溫密封一段時(shí)間，最后經(jīng)超聲波清洗、 乙醇洗滌、離心分離得到CdSe納米線。1.4.2溶劑熱反應(yīng)溶劑熱反應(yīng)方程為:Cd+SeCdSe.Li Yadong 13小組用Cd 粉末與 Se 單質(zhì), 在 120 200溫度條件下的不同有機(jī)溶劑中, 制得了 CdSe 納米材料.他們發(fā)現(xiàn), 所用有機(jī)溶劑的種類和反應(yīng)溫度與CdSe 納米晶體的成核和生長(zhǎng)有密切的關(guān)系, 因而影響著所得 CdSe 納米晶體的尺寸、形狀和結(jié)構(gòu).1.4.3分子前驅(qū)體法由Me2Cd + ( TMS) 2Se CdSe.Murray 小 組 14用 Me2Cd 與( TMS) 2Se 或( Me3Si) 2

16、Se 或( octyl) 3PSe.在相應(yīng)的配位溶劑中反應(yīng), 可得到 CdSe納米晶體.1.4.4電沉積法由Cd2+SeCdSe.Xu Dongsheng小組 14為了制備CdSe納米線陣列, 把CdCl2 和Se單質(zhì)溶于DMSO 中, 然后在多孔的陽(yáng)極氧化鋁模板 ( AAO)上進(jìn)行直接電沉積.從報(bào)道看,他們制得的CdSe納米線的長(zhǎng)度、直徑和生長(zhǎng)方向都是一致的.CdSe納米線的長(zhǎng)度約 6m， 直徑約20nm,與AAO 的孔徑、孔深相近.另外, 有人 15-16用類似的方法來制備 CdS 納米線陣列, 所得結(jié)果亦相似.1.4.5水相法水相法是將 CdCl2·2.5H20，溶于40mL蒸

17、餾水，室溫?cái)嚢柚敝镣耆芙猓缓笸ㄈ氚睔?，使溶液的pH為1112。然后將硒粉約分散于蒸餾水，再加入 NaOH，然后加入約一定量的實(shí)驗(yàn)室自制的強(qiáng)還原劑，室溫下攪拌至Se粉完全反應(yīng)。然后將A溶液倒人B中，繼續(xù)攪拌反應(yīng)約4h，最后對(duì)沉淀進(jìn)行過濾、洗滌，70真空干燥，即可得到樣品。1.5本課程的內(nèi)容 本課程主要是利用水相合成法制備CdSe，然后對(duì)制出粉體采用X射線衍射(XRD)、透射電子顯微鏡(TEM)和X射線光電子能譜(XPS)技術(shù)對(duì)制備的CdSe納米晶的物相、形貌和成分進(jìn)行了表征分析。采用紫外一可見吸收光譜(UV-vis)和熒光發(fā)射光譜(PLS)對(duì)CdSe納米晶的光學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了分析，使我們對(duì)它有一

18、個(gè)全新的認(rèn)識(shí)，以便于更好地指導(dǎo)我們實(shí)踐中的應(yīng)用；以及通過該方法認(rèn)識(shí)到水相合成的優(yōu)點(diǎn)。2實(shí)驗(yàn)方法及原料2.1實(shí)驗(yàn)設(shè)備 日本島津的型號(hào)為UV-2550型紫外一可見分光光度計(jì)；Rigaku DMax-2500型X射線衍射儀，日本Rigaku公司；Tecnai G2 F20場(chǎng)發(fā)射透射電子顯微鏡（荷蘭菲利普）；AB104-N電子分析天平，梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司；F-4600熒光光譜儀（日立）；F-93型熒光分光光度計(jì)，上海棱光儀器設(shè)備廠；78H-W-1型恒溫磁力攪拌器，江蘇省金壇市醫(yī)療儀器廠；pHS-25數(shù)顯酸度計(jì)，成都世紀(jì)方舟科技有限公司；氮?dú)庋b置；常用玻璃儀器；回流裝置（自制，如圖1-1

19、）。 圖1-1回流裝置圖1-2酸度指示劑2.2反應(yīng)原料藥品名純度規(guī)格生產(chǎn)廠家鋁粉99.99%高純天津豐越化學(xué)品有限公司硒粉99.99%高純成都科龍化工試劑廠氫氧化鈉96.00%分析純成都科龍化工試劑廠氯化鎘99.0%分析純成都科龍化工試劑廠氨氣99.999%高純成都旭源化工有限公司2.3注意事項(xiàng)該反應(yīng)在制備溶液A時(shí)，一定要使CdCl2·2.5H20全部溶解，否則反應(yīng)中有可能導(dǎo)致Se過量，影響最終的粉體；其次計(jì)算時(shí)CdCl2是帶有結(jié)晶水的防止直接計(jì)算而忘記結(jié)晶水的量，而影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果；將溶液A加入溶液B時(shí)，一定要緩慢加入，迅速攪拌，防止反應(yīng)中因局部的CdCl2過量，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

20、最后加完溶液A后，緩慢攪拌，反應(yīng)約4h。干燥時(shí)是在70真空中進(jìn)行。2.4反應(yīng)物的量 用分析天平稱取5.95g CdCl2·2.5H20，稱取硒粉約2.08g，稱取 2.77g NaOH待用。3.1本實(shí)驗(yàn)的過程及反應(yīng) 溶液A：稱取5.95g CdCl2·2.5H20，溶于40mL蒸餾水，室溫?cái)嚢柚敝镣耆芙?，然后通入氨氣，使溶液的pH為1112。 溶液B：稱取硒粉約2.08g，分散于40L蒸餾水，再加入約2.77g NaOH，然后加入約一定量的實(shí)驗(yàn)室自制的強(qiáng)還原劑，室溫下攪拌至Se粉完全反應(yīng)。然后將A溶液倒人B中，繼續(xù)攪拌反應(yīng)約4h，最后對(duì)沉淀進(jìn)行過濾、洗滌，70真空干燥，即

21、可得到樣品。3Se + 8NaOH + 2Al 3Na2Se + 2NaAlO2+ 4H2OCdCl2 + Na2SeCdSe +2NaCl3.2后處理 對(duì)于反應(yīng)產(chǎn)物過濾時(shí)，用抽濾的方式進(jìn)行，將沉淀先用水洗兩次，然后在用無水乙醇洗滌一次。3.3產(chǎn)率的計(jì)算實(shí)驗(yàn)是在反應(yīng)產(chǎn)物理論值為5的條件下進(jìn)行反應(yīng)物的計(jì)算，如下： 3Se + 8NaOH + 2Al 3Na2Se + 2NaAlO2+ 4H2O 3*80 3*(23*2+80) 2.08 3.28 CdCl2 + Na2Se CdSe + 2NaCl 183.4 126 192.4 4.78 3.28 5.0 實(shí)驗(yàn)最終得到粉體，經(jīng)分析天平稱量為3

22、.46g.計(jì)算產(chǎn)率： 產(chǎn)率= 實(shí)際產(chǎn)量/理論產(chǎn)量=（3.46/5.0）*100%=69.2%3.4樣品的表征物相組成表征在上完成，CuKa(：I一80015418nm)輻射，Ni濾波片，石墨單色器，掃描速度002o·min一，廣角衍射測(cè)量范圍20o60o。通過Hitachi H-800型透射電子顯微鏡對(duì)樣品的形貌和粒度進(jìn)行觀測(cè)，測(cè)試時(shí)加速電壓150kV，測(cè)試前樣品在無水乙醇中超聲分散510min。利用ESCALAB MKII型X射線光電子能譜(X-rayPhotoelectron Spectroscopy，XPS)對(duì)產(chǎn)物的成分和化學(xué)狀態(tài)進(jìn)行分析，以MgKa(hv=12536eV)作為

23、激發(fā)源，其分辨率為1OeV，由此得到的各個(gè)組分的結(jié)合能以Cls(28460eV)作為參考。在日本島津的型號(hào)為UV-2550型紫外一可見分光光度計(jì)上測(cè)量樣品的紫外-k可見吸收光譜，樣品池為1 cm的打英槽所用分散介質(zhì)為水，樣品的熒光光譜是在熒光光譜儀進(jìn)行在室溫下測(cè)量激發(fā)和發(fā)射的狹縫寬度分別為5nm所有的光學(xué)性能測(cè)試都用參比法扣除溶劑的吸收。34.1CdSe納米晶的物相表征采用水相法，在常壓常溫下，使用實(shí)驗(yàn)室自制的強(qiáng)還原劑與單質(zhì)Se進(jìn)行反應(yīng)首先得到Se2-然后Se2-與Cd2+進(jìn)行反應(yīng)能夠制備得到CdSe納米晶。在樣品的制備過程中，當(dāng)將溶液A加入到溶液B中后，混合液的顏色及變成濁的橙色，隨著反應(yīng)的

24、進(jìn)行反應(yīng)器中的顏色越來越探，井逐漸渾濁直至變成深的橙紅色并在反應(yīng)器底部和反應(yīng)器壁上沉積大量的固體。對(duì)其進(jìn)行過濾、洗滌，烘干后進(jìn)行檢測(cè)。圖1是制備得到的樣品的XRD圖。XRD圖中在2值分別為25.5o，42。0o和49.5o處出現(xiàn)3個(gè)明顯的、寬化的衍射蜂，這對(duì)應(yīng)著立方品系CdSe的(111)、(220)和(311)三個(gè)晶面與JCPDS（NO。l9 -19）卡片數(shù)據(jù)一致。這表明制備的樣品為立方晶劑，且沒有其它雜質(zhì)峰說明制備的CdSe納米品純度較高。衍射峰明顯寬化，說明制備得到的CdSe納米晶的晶粒尺寸較小。通過謝樂公式：其中，Lhkl為垂直于特征晶面(hkl)方向上的晶粒尺寸(nm)，K為與寬化有

25、關(guān)的常數(shù)這里取0.89；為測(cè)定時(shí)所需的x射線波長(zhǎng)，為特征峰的半高寬（Fullwidth of halfmaximum：FWHM)，為特征峰對(duì)應(yīng)的2值一半。求出樣品的晶粗尺寸為2.7nm。Fig l XRD patterns of the as synthesized CdSe NCs3.4.2 CdSe納米晶的形貌觀測(cè)及成分分析圈2是樣品的TEM觀測(cè)結(jié)果。通過TEM照片可看出粒子的大小、形狀及尺寸分布等情況。從圖2可以看出，納米顆粒近似呈球形，且由于納米顆粒的表面能較高。在溶液中顆粒間的團(tuán)聚現(xiàn)象比較嚴(yán)重分散不均一平均尺寸約為3nm。這可能是因?yàn)槲覀儾捎玫氖覝厮喾ㄖ苽錀l件簡(jiǎn)單因此晶體形貌較差同

26、時(shí)制備過程中沒有添加任何表面活性荊，納米顆粒由于其表面效應(yīng)，在分敝介質(zhì)中分散性較差。圖3中a與b分別為納米晶中Cd和Se的XPS精細(xì)譜圖。在扣除儀器參數(shù)后，圖中a的兩個(gè)峰分別位于405.0和411.8eV，這對(duì)應(yīng)于Cd 3d5/2和Cd 3d3/2的結(jié)合能。在Se的譜圖中，54.2eV的峰位對(duì)應(yīng)著Se 3d的結(jié)合能，這與文獻(xiàn)中報(bào)道的結(jié)果相吻合。并且沒有觀察到其他明顯峰位，從而可以表明在CdSe納米晶中Cd，Se的確存在，證明了CdSe納米晶的形成。34.3 樣品的紫外可見光譜(UV-vis)和熒光光譜(PL.S)分析圖4為CdSe納米晶的紫外可見吸收光譜和熒光光譜從圖中可看出相對(duì)于塊體CdSe

27、（室溫體相帶隙Eg=I. 78eV698nm)材料納米尺寸的(CdSe在可見光吸收較弱而在紫外區(qū)吸收較強(qiáng)這與納米材料的量子尺寸效應(yīng)有關(guān)，表明所得CdSe納米尺寸晶較小，導(dǎo)致其吸收峰明顯藍(lán)移。另外，從圖3還可以看出，在350一-450nm波長(zhǎng)處的激子吸收峰消失了，這也暗示著納米晶表面的鈍化層被破壞，導(dǎo)致了納米晶的表面缺陷產(chǎn)生和粒子的團(tuán)聚。通過紫外可見吸收光譜結(jié)果，選取激發(fā)波長(zhǎng)為260nm，對(duì)CdSe納米晶的熒光性質(zhì)進(jìn)行測(cè)試。從樣品的PL譜圖可以看出，樣品的發(fā)光強(qiáng)度較小、熒光產(chǎn)率較低。這可能是由于采用的強(qiáng)還原劑與Se粉反應(yīng)比較迅速，與Cd的前驅(qū)體混合后快速生成CdSe納米晶，同時(shí)在制備過程中未加任

28、何修飾劑，致使納米晶表面不規(guī)則，這樣生成的CdSe的表面缺陷較多，容易俘獲表面電子與空穴，以及水相合成時(shí)溫度低，納米晶體沒有明確的成核及生長(zhǎng)界限，導(dǎo)致所合成的納米晶的光致熒光半峰寬度較寬，同時(shí)由于采用這一方法制備的CdSe納米晶顆粒較小，存在明顯的量子尺寸效應(yīng)，致使熒光發(fā)射峰明顯藍(lán)移。4.1總結(jié)采用一種新型還原劑，在水相中，常溫常壓下制備得到尺寸較小的立方晶型CdSe納米晶，本過程中原料成本低，方法簡(jiǎn)單新穎，可將其直接應(yīng)用于水溶液的環(huán)境中。但由于制備過程中未加任何修飾，導(dǎo)致顆粒粒徑分布不均勻，團(tuán)聚現(xiàn)象比較嚴(yán)重，熒光產(chǎn)率不高，因此對(duì)實(shí)驗(yàn)條件需要進(jìn)一步優(yōu)化。4.2感想 納米科學(xué)與技術(shù)是一種跨學(xué)科的

29、研究與開發(fā)領(lǐng) 域,涉及納米電子學(xué)、納米材料學(xué)、納米物理學(xué)、納米化學(xué)、納米生物學(xué)、納米顯微學(xué)、納米計(jì)量學(xué)、納米摩擦學(xué)、納米機(jī)械學(xué)、納米制造、納米測(cè)量、納米控制、納米材料、微米/納米器件等,是一門在011100nm尺度空間內(nèi)研究電子、原子和分子運(yùn)動(dòng)規(guī)律和特性的嶄新高技術(shù)學(xué)科。它的最終目標(biāo)是人類按照自己的意志直接操縱單個(gè)原子,制造具有特定功能的產(chǎn)品。納米技術(shù)的發(fā)展,可能使許多領(lǐng)域產(chǎn)生突破性的進(jìn)展1CdSe納米晶在現(xiàn)代科學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用也越來越受到材料類工作人員的重視。通過本次課程設(shè)計(jì)，使我們進(jìn)一步對(duì)它有了更新的了解，為以后的科學(xué)研究提供了方向，尤其是在半導(dǎo)體納米材料的研究過程中。半導(dǎo)體納米材料它因具有獨(dú)

30、特的量子尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)和介電效應(yīng)以及光電及化學(xué)性質(zhì)，它是納米材料許多優(yōu)異的性能，是普通材料所不具有的。CdSe是半導(dǎo)體納米材料中被研究最多的一種，由于它具有較大的激子Bohr半徑和較強(qiáng)的的量子限域效應(yīng)，與塊體材料相比，納米CdSe的吸收帶藍(lán)移明顯，使其更有利于在半導(dǎo)體光學(xué)、電學(xué)和力學(xué)等方面獲得一些新奇特性，因此有望應(yīng)用于光電器件、生物傳感器、太陽(yáng)能電池等方面。 通過本次實(shí)驗(yàn)，對(duì)納米材料的特異性能，我們有了更近一步的認(rèn)識(shí)。對(duì)以前書本上所學(xué)的知識(shí)，得到了進(jìn)一步鞏固，也是我對(duì)書本上的知識(shí)加深了影響。通過親手操作，認(rèn)識(shí)到理論和實(shí)踐的差距。以前認(rèn)為很多簡(jiǎn)單的東西，自己動(dòng)手起來卻會(huì)遇到很多問題。真正領(lǐng)

31、會(huì)到“紙上得來終覺淺”，只有自己親自實(shí)踐，才能真正達(dá)到學(xué)以致用。其次通過此次實(shí)驗(yàn)，也給我提供以后這方面的思想，例如做光電材料時(shí)，可能想到它的用途，然后還有就是反應(yīng)產(chǎn)物的量與理論值間的差距比較大，這也對(duì)于我們以后的時(shí)間生產(chǎn)有一定指導(dǎo)意義。 我個(gè)人認(rèn)為學(xué)校以后應(yīng)該多給我們類似的機(jī)會(huì)，讓我們進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室，老師給題目自己去探究，去設(shè)計(jì)，去自己發(fā)現(xiàn)問題，去解決問題。不然書本學(xué)到東西，總感覺是空洞的。每學(xué)期給幾個(gè)同學(xué)一兩個(gè)題目，讓大家在閑余的時(shí)間投入到實(shí)驗(yàn)室中，學(xué)到更多的東西。以上是我個(gè)人一點(diǎn)建議，可能有些不妥，僅供老師們參考。5參考文獻(xiàn)1鄧志杰鄭安生半導(dǎo)體材料M北京：化學(xué)工業(yè)出版社.2004，65-742Schierhorn M，Boettcher SW，Ivanovskaya，et a1JJPhys Chem C，2008.112(23)l 851685203Peng J J，Liu S P，Wang L，et a1JJ Colloid Interface Sci.2009.338(2)l 578-5834Lee