水熱法合成AgInS2量子點(diǎn)及其熒光性能研究

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1、分類號學(xué)校代碼10408密級研究生學(xué)號1520021006碩士學(xué)位論文水熱法合成AgInS2量子點(diǎn)及其熒光性能研究StudyontheHydrothermalSynthesisandFluorescencePropertiesofAgInS2QuantumDots學(xué)位申請人胡曉博導(dǎo)師姓名及職稱江莞教授第二導(dǎo)師陳婷副教授專業(yè)名稱材料科學(xué)與工程研究方向熒光材料所在學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院論文提交日期2018.06景德鎮(zhèn)陶瓷大學(xué)碩士學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何

2、其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。作者簽名：日期：年月日碩士學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)景德鎮(zhèn)陶瓷大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。保密□，在年解密后適用本授權(quán)書。本學(xué)位論文屬于不保密□。（請在以上相應(yīng)方框內(nèi)打“√”）作者簽名：日期：年月

3、日導(dǎo)師簽名：日期：年月日摘要半導(dǎo)體量子點(diǎn)因其特殊的光電性能，在發(fā)光器件、太陽能電池和生物成像等領(lǐng)域引起了廣泛關(guān)注。AgInS2（AIS）三元量子點(diǎn)是一種新型綠色環(huán)保的熒光材料，由于不含有毒的重金屬離子，同時還具有發(fā)射譜可調(diào)性好、Stokes位移大、熒光壽命長等優(yōu)勢，有望代替?zhèn)鹘y(tǒng)的二元量子點(diǎn)，在商業(yè)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。然而，目前大部分AIS量子點(diǎn)是在有機(jī)相中合成的，合成過程中需要消耗大量的有機(jī)溶劑，還需要高溫、惰性氣氛等嚴(yán)苛的實(shí)驗(yàn)條件。因此，直接在水相中合成AIS量子點(diǎn)是解決上述問題的有效途徑，但水相合成的反應(yīng)溫度較低，合成的AIS量子點(diǎn)結(jié)晶度較差，導(dǎo)致其熒光性能

4、無法滿足實(shí)際應(yīng)用的需要。因此，如何在水相中制備高質(zhì)量的AIS量子點(diǎn)成為目前亟待解決的重要問題。本文以AgNO3、In(NO3)3·4.5H2O和Na2S·9H2O為原料，谷胱甘肽（GSH）和檸檬酸鈉（SC）為雙配體，采用水熱法制備了分散性好、結(jié)晶度高的AIS量子點(diǎn)。隨后，通過水熱法在量子點(diǎn)表面外延生長ZnS殼層形成AgInS2/ZnS（AIS/ZnS）核/殼結(jié)構(gòu)量子點(diǎn)，并通過XRD、TEM、UV-Vis、PL等表征手段，系統(tǒng)研究了各實(shí)驗(yàn)參數(shù)對量子點(diǎn)物相、形貌和熒光性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：通過綠色、簡便的水熱法可以制備出四方相AIS量子點(diǎn)，其粒徑約為3~5nm，并且

5、具有較好的分散性。提高水熱反應(yīng)溫度和延長反應(yīng)時間有利于量子點(diǎn)的發(fā)育和生長，提高量子點(diǎn)的結(jié)晶度，抑制非輻射復(fù)合缺陷的形成，從而顯著提高量子點(diǎn)的發(fā)光強(qiáng)度，同時量子點(diǎn)的粒徑逐漸增大，導(dǎo)致其發(fā)光峰位逐漸紅移。GSH和SC主要通過功能基團(tuán)–SH、–NHR、–OH、-–COO與量子點(diǎn)結(jié)合，可有效地鈍化量子點(diǎn)的表面缺陷，有利于其熒光性能的提高。減小Ag/In和AgIn/S比例可以顯著提高量子點(diǎn)的發(fā)光強(qiáng)度，同時還拓寬了量子點(diǎn)發(fā)射峰的可調(diào)范圍，其中心位置覆蓋650.0~575.0nm。當(dāng)Ag/In=1:4時，AIS量子點(diǎn)的量子產(chǎn)率高達(dá)21.6%，熒光壽命長達(dá)414.9ns。在此基礎(chǔ)上

6、，通過水熱法制備了AIS/ZnS核/殼結(jié)構(gòu)量子點(diǎn)。外延生長ZnS殼層可有效鈍化量子點(diǎn)的表面態(tài)，提高量子點(diǎn)的熒光性能，同時發(fā)光峰位從592.5nm藍(lán)移至570.3nm，進(jìn)一步提高了量子點(diǎn)熒光性能的可調(diào)性。然而，過厚的ZnS殼層會引起非輻射復(fù)合效應(yīng)增強(qiáng)，造成量子點(diǎn)發(fā)光強(qiáng)度的下降。與AIS量子點(diǎn)相比，AIS/ZnS核/殼結(jié)構(gòu)量子點(diǎn)的發(fā)光強(qiáng)度顯著提高，當(dāng)AgIn/Zn=1:2.5時，最高量子產(chǎn)率提升至45.6%，最長熒光壽命增加至482.2ns。該方法為高質(zhì)量水溶性多元量子點(diǎn)的制備提供了可行途徑。關(guān)鍵詞：銀銦硫量子點(diǎn)水熱法配體核殼結(jié)構(gòu)熒光性能IAbstractSemicon

7、ductorquantumdots(QDs)haveattractedagreatdealofinterestandattentioninluminescentdevices,solarcellsandbio-imagingfieldduetotheiruniqueopticalandelectronicproperties.AgInS2(AIS)ternaryQDsareconsideredassuitablesubstitutesforthetraditionalII–VIQDsduetotheirlowtoxicity,betteradjustabilit