纳米颗粒及其复合结构的制备和光学性质研究

来源 :湖南大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:haoaini0413
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金属-介电质-半导体复合结构在非线性光学器件、催化、电发光器件以及生物标记等方面表现出诱人的应用前景。Au纳米颗粒已被广泛用于生物定位和标记,能量的存储和传输,表面增强光谱等方面。但是Au纳米颗粒容易发生团聚的现象,为了解决这个问题,在它的表面包覆了一层较薄的SiO2介电质层,这样极大地提高了它的稳定性。CdTe量子点属于II-VI半导体化合物,已被广泛应用于生物荧光标记中。因此在生物科学领域中增强CdTe量子点的荧光性能是相当重要的。本文主要研究了Au-SiO2核壳结构与CdTe量子点组成的Au-SiO2-CdTe复合结构,利用Au纳米颗粒的局域表面等离子体共振在水溶液中提高CdTe量子点的荧光性能,并且探讨了金属表面等离子体与半导体激子之间的相互作用机理。其中复合结构的荧光性能可以通过控制金属颗粒的尺寸大小和金属与半导体之间的介电质层厚度来调控。详细研究内容有如下三个方面:(1)利用柠檬酸三钠还原法制备了不同粒径的Au纳米颗粒,Au纳米颗粒的吸收峰会因为颗粒尺寸大小不同而发生轻微的变化;接着用3-氨基丙基三甲氧基硅烷(APTMS)使Au纳米颗粒表面改性,再利用改进的St ber法在Au纳米颗粒表面包覆上一层均匀的SiO2壳层形成Au-SiO2核壳结构;分析了影响Au颗粒大小和SiO2包覆厚度的各个因素并研究了它们的紫外-可见吸收光谱。(2)采用巯基乙酸作为修饰剂在水溶液中成功合成了结晶性比较好、发光性能较好的CdTe量子点,分析了不同pH条件对CdTe水溶性量子点发光性能的影响,并发现:只有当pH=8.0的时候,CdTe量子点的荧光效率是最好的。(3)再次利用APTMS使Au-SiO2核壳结构表面进行改性,接着在其上包覆CdTe量子点,得到Au-SiO2-CdTe复合结构。进一步研究了该复合结构中金属颗粒所产生的表面等离子体和半导体激子间的耦合作用,利用荧光分光光度计对其表面等离子体荧光增强性质进行了研究。
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