量子点的制备及应用研究进展
量子点材料的制备与应用方法详解
量子点材料的制备与应用方法详解引言：量子点材料是一种具有特殊结构和性质的纳米材料，具有较小的尺寸和独特的能带结构，显示出许多与其体态材料截然不同的特性。
随着纳米科技的发展，量子点材料的制备与应用成为研究热点之一。
本文将详细介绍量子点材料的制备方法以及在不同领域的应用。
一、量子点材料的制备方法1. 热分解法热分解法是制备量子点的一种常用方法。
通过控制反应温度、反应物浓度和存在的保护剂等条件，可以合成出具有一定尺寸和形态的量子点。
该方法简单易行，适用于制备不同成分的量子点材料。
2. 水相法水相法是通过溶液反应来制备量子点材料的方法。
在适宜的条件下，通过溶液中的化学反应，可以形成稳定且具有一定尺寸的量子点。
相比于其他方法，水相法在环境友好性和生物相容性方面具有优势。
3. 气相沉积法气相沉积法是一种以气体为反应介质，在高温和高真空条件下制备量子点材料的方法。
通过选择合适的前体材料和反应条件，可以制备出高纯度、高结晶度的量子点。
气相沉积法适用于制备大量的量子点，但对实验条件要求较高。
二、量子点材料的应用1. 光电领域量子点材料在光电领域有广泛的应用。
由于量子点具有优异的光学性质，如量子尺寸效应和宽禁带结构，可以用于制备高效的光电转换器件，如太阳能电池和光电探测器。
此外，量子点材料还有望在显示技术中替代传统的液晶显示器，实现更高的分辨率和色彩饱和度。
2. 生物医学领域量子点材料在生物医学领域有诸多应用。
由于它们具有可调控的光学性质和较大的比表面积，可以作为生物标记物用于细胞成像和肿瘤治疗。
此外，量子点还可以用于药物传递和基因传递载体的设计，提高治疗效果。
3. 传感器领域量子点材料在传感器领域有巨大的潜力。
量子点具有尺寸效应和荧光性质，可以用于制备高灵敏度的传感器，如气体传感器、生化传感器和光学传感器等。
通过调控量子点的尺寸和组分，还可以实现多重信号的检测和分析。
4. 能源储存与转化量子点材料在能源领域有广泛的应用前景。
量子点的研究
生物大分子的细胞定位、相互作用及其动态变化是生物技术需要解决 的重要问题,科研学者急需采用新技术和新材料来实现对蛋白质等生物 大分子的“标识”、“阅读”和“查询”。荧光标记材料主要是有机荧光染料和 量子点荧光染料, 由于有机染料荧光特性的限制(如荧光光谱较宽，分子较大以及不稳定等 ) ,远远不能适用于高通量的生物大分子专一标识[11],而QDs以其独特的光 学特性引起人们的极大关注。
2.2 水体系量子点的制备
与有机体系合成量子点相比，水体系合成量子点操作简便、重复性高 、成本低、表面电荷和表面性质容易控制, 此外，还很容易引入各种官能团分子, 所以水相合成方法成为当前研究的热点。[17]水溶性QDs有望成为一种很 有发展潜力的生物荧光探针。目前，在水体系中制备QDs主要利用常用的 水溶性巯基化合物以及柠檬酸等作为稳定剂。因为巯基化合物以及柠檬 酸等与QDs的稳定性、功能化有关，因此选择带有适当官能团的保护剂， 对于控制QDs的表面电荷及其它表面特征极为重要，进而影响QDs的尺寸
2.1 有机体系量子点的制备
早期的QDs是在有机体系中制备的,即用金属有机化合物在具有配位 性质的有机溶剂环境中生长纳米颗粒。Bawendi[12]等开创了有机金属前 驱体分热分解法, 即TOP-TOPO法，是合成高质量IIVI族半导体量子点的里程碑。该法得到的QDs结晶性好、尺寸单分散性非 常好（低于5%）。对该方法的一个简单描述如下：将有机金属前驱体二甲基 镉（Me2Cd）的三辛基膦（TOP）溶液和Se的三辛基膦配合物（TOPSe）溶液混 合，快速注射到热的（约180℃）配位溶剂三辛基氧膦（TOPO）中去，再升温 至230～260℃。其中配位溶剂TOPO在控制晶体生长、稳定最终的胶体分 散液、钝化半导体表面的电子结构方面起到关键作用。晶体的生长过程 遵循“奥斯瓦尔德熟化”机理，所以获得的QDs尺寸单分散性很好。温度增 长速率在反应中也起着至关重要的作用，若粒子尺寸平稳的增长，那么 温度增长速率也必须均匀的增加，这同时可保证CdSe量子点的尺寸分布 较窄。
量子点材料的研究与应用前景
量子点材料的研究与应用前景量子点材料是一种新型的半导体材料，由于其在光电子学、光催化、能源储存等领域具有独特优势，因此越来越受到人们的关注和重视。
本文将从量子点材料的概念、研究进展和应用前景三方面进行论述。
概念量子点材料是在纳米尺度下制备的半导体材料，其大小通常在1-10纳米之间，大小与电子波长相当。
具有较高的表面积与界面能，以及较高的量子效率和光学性质。
量子点材料也具有可控合成、可调控性强、耐高温、光稳定、易于表面修饰等优点。
研究进展在量子点材料的研究方面，国内外的研究者们已经进行了大量的实验和理论研究，有了突破性的进展。
如果从材料的种类来看，目前量子点材料主要有半导体量子点、金属量子点和碳量子点等。
半导体量子点可以发出强烈的荧光，并具有较高的量子效率。
碳量子点具有高稳定性、低毒性、易降解性和便于表面矫正的优点，应用较为广泛。
如果从应用方面来看，在光电子学、光催化、能源储存等领域也有了不同程度的应用。
在光电子学领域，量子点材料可以用于制备高效率的电池和太阳能电池。
近年来，人们利用半导体量子点、金属量子点等材料来制备新型的发光二极管，以此来制备能效高、发光高亮度且颜色稳定的固态照明光源，替代传统白炽灯和荧光灯。
在光催化领域，量子点材料可以提高光催化剂的活性和稳定性，利用光的性质可以使其协同反应，使材料的分解速率更快、效率更高。
这种材料可应用于水污染的治理和废气的处理等领域。
在能源储存领域，量子点材料可以用于太阳能电池电极表面修饰，从而提高太阳光的吸收效率，提高电池的输出功率。
同时，量子点材料的形成与生长也与储能器件结构的性能有着密切的关系。
研究人员在分析储能材料的过程中，也对量子点的合成、结晶、表面化学、自组装、生长与阻挡材料等方面进行了研究，发现了这些微观因素对储能器性能的影响，推动了储能材料的性能提高。
应用前景在未来，量子点材料将有着广阔的应用前景，具有很大的发展潜力。
根据不同的应用领域，量子点材料也会有不同的研究方向和重点。
量子点的制备及应用进展
用于激光器 ． 发光二极管、 Ｌ Ｅ Ｄ等 。 本文对量子点 的制备方法和应用领
域及前景进行了初步讨论
２ 量 子 点 的光 学 应 用
半 导体 量子点作 为新 型荧光标记物用 于生物医学领域 的研究始
于２ Ｏ 世纪７ Ｏ 年代末 ． 由于量子点具有激发 光谱 宽而连续 、 发射光谱 窄而对 称、 发光效率高 、 光化 学性 能稳定性好 、 不 易发生光漂 白 、 发射 １ ． １ 量子点的特性及 优势 量子点的基本特性 有 ： 量子尺寸效 应 、 表 面效应 、 量子 限域 效应 、 光颜色与粒径大小关联等优点被广泛应用于生物化学 、分子生物学 、 基 因组学 、 蛋 白质组学 、 药物筛选 、 生物大分子检测 ， 材料 宏观量子隧道效应 ． 除此之外 ， 量子点具有 一些独特 的光学效应 ， 这使 细胞生物学 、 医学等领域 。 得量子点较传统的荧 光染料 用来标记 生物探 针具有 以下优 势 ： ． １ 半 导 体 量 子 点 在 光 电子 学 方 面 的 应 用 （ １ ） 量子点具有 宽的激发光谱 范围 ， 可 以用波长短 于发 射光 的光 ２ 由于半 导体量子点可 以通过改变颗粒 尺寸而获得不 同的发射波 激发 ． 产生窄而对称的发射光谱 ， 避免了相邻 探测 通道之间的干扰 。 （ ２ ） 量子点可 以“ 调色” ， 即通过 调节 同一组 分粒径 的大小 或改变 长和 电子亲 和势 ． 与其 他有机／ 聚合物 电致发 光材料 相比 ， 半 导体量子 量子点的组成 ． 使 其荧 光发射波长覆盖整个可见光 区。 尺寸越小 ， 发射 点 的发射光谱 较窄 ，因此将 发光性能优异 的半 导体量子点 材料与有 机／ 聚合 物发光材料复合用于 电致发光器件 ． 来 获得高色纯度 、 窄谱带 光的波长越小 。 （ ３ ） 量子点的稳定性 好 ， 抗漂 白能力强 ， 荧 光强度强 ， 具 有较高 的 以及 在可见光范围 内发光 峰连续可调 的系列 电致发光器件 是一项非 发光效率。半 导体量子点的表面上包 覆一层 其他 的无机材料 ， 可 以对 常有意义 的工作 ． 使其在光电子器件方面展现出广阔的应用前景 。 ． ２ 半导体量子点在生物研究方面的应用 核心进行保护和提高发光效 率 ， 从 而进 一步提 高光稳 定性 。正是 由于 ２ 量子点具 有以上 特性使 其在生 物识别及检测 中具有 潜在 的应用前景 ， 半导体量子点可 以与生物大分子相偶联进 而应 用于活细胞体系 ， 较窄 的发射光 有望成为一类新 型的生化探针 和传感 器的能量供体 ， 因此备受关注 。 其在生物学领域 的应用获得 了多项有意义的研究成就 。 谱允许 半导体量子点在活 细胞体 内和表 面上 进行多个 目 标 的同时成 １ ． ２ 量子点的制备方 法 这就为基于多个分子标记的恶性肿瘤的初 步探测和确认提供 了可 根据原料 的不 同分 为无 机合成路线 和金属一 有机物合 成路 线 ， 两 像 ． 能性 用量子点进行多色成像 ， 可以减少分析时间和增加可 以检测 的 种合成方法各有利弊 具有非常重要的实用意义。 （ １ ） 金属一 有 机相合成 ： 主要采 用有机金属 法 ， 在高沸点 的有机溶 生物标记物 的数 目． 剂中利用 前驱体 热解 制备量 子点， 前驱体在 高温环境 下迅速热解并结 ２ ． ３ 多色实验和诊断方面的应用 成核晶体 缓慢成 长为纳 米晶粒 。通过 配体 的吸附作用 阻碍晶核成长 ， 量子点可用于体 内光学性非侵害性成像 。 将半导体量子点应用于 对基 因 并稳定存 在于溶 剂中 该方法 制备 的量子点 具有尺度 范围分布窄 ， 荧 芯片上 的生物标记后有望给生物材料的检测带来 突破性进展 ． 光量子产率高等优点。 但其成本较高且生物相溶性差 ， 量子产率 降低 ， 组学 和蛋白质组学 的研究 非常有用 ；量子点 同样可 以应用 于药物筛 选． 达到双高通量药物筛选 。另外半导体量子点还可以应用于溶液矩 甚至发生完全荧 光淬灭现象 。 即将 不同的量子点或量 子点微粒标记在 每一种生物分 子上 ， 并置 （ ２ ） 无机合成路线 ： 目 前 常用水溶 性硫基 化合 物 ， 柠檬酸等做为保 阵 ．
量子点的制备和应用
量子点的制备和应用1. 介绍在当今新材料的不断涌现中，量子点无疑是一种备受关注的材料。
量子点是一种尺寸在纳米级的半导体微粒，其性质既具有量子力学的特性，又有着传统半导体的特性，如大小可调、可控制的带隙和光电学性能。
因此，量子点在光电领域有着广泛的应用前景，如显示技术、生物成像、太阳能电池等领域。
在这篇文章中，我们将详细介绍量子点的制备方法、特性和应用。
2. 制备方法2.1 溶液法制备溶液法是一种相对简便、成本较低的量子点制备方法。
它将半导体材料蒸发至溶剂中形成固态量子点，常见的溶液法有热分解法、热溶液法和微乳液法等。
热分解法是将半导体材料和表面活性剂溶解在有机溶剂中，并通过控制温度和反应时间来形成量子点。
热溶液法与热分解法类似，不同之处在于热溶液法中的溶剂是高沸点的有机溶剂，可以控制反应的温度和压力，以改变量子点的尺寸和形态。
微乳液法是在水/油乳液中的胶束中形成量子点，采用表面活性剂来控制量子点的生长，具有优良的分散性。
2.2 气相成长法制备气相成长法是将半导体材料加热至高温，使其汽化后在气相中形成纳米结晶颗粒。
该方法通常使用硫化物或碲化物作为原料，使用化学气相沉积或物理气相沉积等气相过程来形成量子点。
2.3 离子束制备离子束制备是将离子束注入半导体材料中，使半导体材料的表面发生严重的局部能带变化，从而形成纳米结构。
离子束制备方法具有高效、可控和精度高等优点。
3. 特性3.1 大小调节由于量子点的大小与其能带结构和荧光性质直接相关，因此制备量子点的一个重要特点就是控制和调节量子点的大小和粒子数。
通过溶液法和气相成长法，可以轻易地控制和调节量子点的粒径和单分散性。
3.2 光学性质量子点具有广泛的光电学性质，其中最为显著的特性就是量子尺寸效应。
这种效应是指半导体微粒的大小与其能带结构紧密相关，从而产生与微粒大小相对应的光电学性质。
在量子点制备中，可以通过控制大小来调节其带隙的大小，从而获得不同波长的发射光谱。
无机量子点材料的制备与应用研究
无机量子点材料的制备与应用研究引言无机量子点材料是近年来备受关注的一类新材料，其具有良好的光电性质、荧光性质和磁性质等，因此具有广泛的应用前景。
制备无机量子点材料的工艺越来越成熟，同时也存在着一些挑战，例如制备过程中的稳定性和制备后的性能调控等问题。
本文将从无机量子点材料的制备和应用两个方面进行探讨和总结。
第一章无机量子点材料的制备1.1 化学合成法化学合成法是目前制备无机量子点材料最常用的方法之一，其基本过程为将原料通过化学反应得到纳米级的颗粒物质，并在合成过程中对反应条件进行调控，以得到具有理想形貌和稳定性的产物。
其中，油相-水相正交反应法、一锅法、热分解法等为典型的化学合成方法。
1.2 生物反应法生物反应法利用生物体内的生物膜或细胞机制来合成无机量子点材料，其主要适用于大规模合成以及无机量子点材料的应用研究。
该方法的优点是操作简单，可控性强，且无机量子点材料具有较高的发光量和发光稳定性。
以马铃薯、蜜蜂毒针等为原材料的无机量子点材料已经被制备成功。
1.3 物理法物理法制备无机量子点材料包括等离子体法、沉积法、激光光解法、气溶胶法等多种方法。
物理法的优势在于其能够制备出高纯度、大小可控、形貌规整的无机量子点。
其中气溶胶法被广泛应用于制备CdS、ZnS等半导体无机量子点材料。
第二章无机量子点材料的应用2.1 光电材料无机量子点材料具有良好的发光性能，可用于制作荧光显示屏、LED照明灯、激光器、太阳能电池等，并且具有更高的亮度和更低的能量消耗。
2.2 生物医学材料无机量子点材料的嵌合材料可用于生物分析、生物成像等领域。
例如，使用CdTe量子点材料来标记分子，可以追踪细胞分裂及其代谢过程等。
2.3 传感器材料无机量子点材料还可用于制作气体传感器。
由于其具有高敏感度和响应速度，可以用于检测环境污染物、气体爆炸等情况。
结论无机量子点材料具有广泛的应用前景，可以用于制作光电材料、生物医学材料、传感器材料等。
石墨烯量子点的合成和应用研究
石墨烯量子点的合成和应用研究一、石墨烯量子点简介石墨烯量子点（Graphene Quantum Dots，GQDs）是一种新型的碳基纳米材料，由面积小于100nm的单层石墨烯片段组成。
与传统的无机半导体量子点相比，GQDs具有良好的光学、电子、热学和力学性能，以及优异的荧光发射性质。
因此，GQDs成为了当前热门的化学研究领域，广泛应用于生物检测、光电器件、催化剂、传感器等领域。
二、石墨烯量子点的合成方法1. 化学氧化还原法化学氧化还原法是制备GQDs的最常见方法之一，通过对石墨烯材料的还原反应，使其产生高度裂解，从而形成GQDs。
该方法的优点在于具有高产率、易控制、可大规模生产等特点。
但缺点是会产生杂质，并且需要高温和压力，对环境造成污染。
2. 电化学剥离法电化学剥离法是一种廉价、环保的制备GQDs的方法，将石墨烯材料放入电极溶液中，通过电极化来剥离单层石墨烯。
该方法优点是简单易行，不会产生杂质和高温高压等条件，但其缺点是低产率且需要较长时间。
3. 模板法模板法是制备GQDs的一种新型方法，此法将GQDs作为表面活性剂利用外模板自组装成群并进行互致有序，从而得到具有高还原度和高荧光强度的GQDs。
该方法优点是高度可控，不依赖于高温和化学剂。
三、石墨烯量子点的应用研究1. 生物医学GQDs在生物医学领域中有广泛的应用，例如荧光显微镜、生物成像、传感器等诊断系统，已成为高灵敏、高选择性的标记物。
2. 光电器件GQDs与半导体器件结合具有良好的电学特性、光电转换性能，因此在发光二极管、太阳能电池、场效晶体管、光电探测器等方面有广泛的应用前景。
3. 催化剂GQDs具有良好的催化性能和稳定性，因此在电化学、光催化和化学反应方面有广泛的应用前景，如电化学传感和反应、二氧化碳还原等。
4. 传感器GQDs作为一种新型的生物传感器材料，可以用于快速、灵敏的检测疾病和环境污染。
例如，在食品安全领域中，GQDs可以用于检测食品中的致癌物质如苯并芘、多环芳烃等。
量子点的制备及其应用前景
量子点的制备及其应用前景量子点是一种非常有前途的纳米材料，具有优异的光电性能和应用潜力。
在实际应用中，可以通过不同的制备方法来得到具有不同特性的量子点，从而满足不同领域的需求。
本文将介绍量子点的制备方法及其应用前景。
一、量子点的制备方法1. 溶液法制备量子点溶液法是制备量子点最常用的方法之一。
该方法是将前驱体分散到溶液中，然后通过升温，调节溶液的pH值或添加表面活性剂等手段，来促使前驱体聚合并形成量子点。
溶液法制备的量子点具有制备简单、适用性广等优点。
2. 气相沉积法制备量子点气相沉积法是将前驱体在高温高压条件下分解，使得形成的原子在空气中自由扩散并沉积到基底上形成量子点。
该方法适用于对量子点形貌、大小、结构等方面有较高要求的应用，但制备后的量子点数量较少，且制备成本较高。
3. 其他方法此外，还有其他一些制备量子点的方法，例如电化学沉积法、熔盐法、等离子体法等。
这些方法各自具有特点，适用于不同的领域和应用需求。
二、量子点的应用前景1. 生物医学领域量子点具有优异的荧光性能和生物相容性，被广泛应用于生物医学领域，如生物成像、标记、药物递送等方面。
量子点的单分子荧光强度高，荧光寿命长等特点，可以有效提高生物医学成像的分辨率和信号强度，从而实现对生物体内部结构与功能的准确观测和研究。
2. 光电子器件领域量子点具有较高的载流子迁移率，可以被用于制备高效率的光电子器件，如LED、太阳能电池等。
此外，量子点还具有可调谐的荧光波长，可以被用于制备高品质的显示器件。
3. 污染治理领域量子点具有高效的光催化性能，可以用于污染物的降解与处理。
量子点光催化剂可以通过吸收可见光来激发电子，从而降解污染物，是治理水污染、空气污染等方面的有效手段。
4. 燃料电池领域量子点是一种强化材料，可以用于制备高效率的燃料电池。
燃料电池是一种将氢和气体等燃料转化成电能的器件，其效率和使用寿命直接受制于电池材料的性能和稳定性。
量子点作为一种优异的电池材料，可以极大地提高燃料电池的能量转化效率和稳定性，具有重大的应用前景。
量子点技术的制备与应用指南
量子点技术的制备与应用指南1.引言量子点技术作为一种新兴的纳米材料制备与应用技术，近年来得到了越来越多的关注。
它具有精确可调的发光波长、高色纯度、较窄的发光带宽和长寿命等优点。
本文将主要介绍量子点技术的制备方法和其在光电领域的应用。
2.量子点的制备方法目前，制备量子点的主要方法有化学合成法和固相法两种。
化学合成法包括溶液法、热分解法和微乳液法等。
固相法则主要是通过高温反应和退火等步骤来制备。
在选择制备方法时，需要考虑量子点的尺寸、形状和表面修饰等因素，以及制备成本和可扩展性等因素。
3.溶液法制备量子点溶液法是一种较为常用的制备量子点的方法，其基本步骤包括前驱体的合成、核心壳结构的形成和后续处理等。
在前驱体的合成中，通常采用配位化学方法，通过选择合适的金属离子和配体来控制量子点的尺寸和性质。
核心壳结构的形成可以通过在溶液中添加不同的材料来实现，如CdSe/CdS量子点。
后续处理包括洗涤、沉淀和分散等步骤，以获得纯净、分散良好的量子点溶液。
4.热分解法制备量子点热分解法是另一种常用的制备量子点的方法，其原理是通过控制金属前驱体的热分解过程，使其形成纳米尺寸的晶体。
在热分解过程中，通常需要选择合适的溶剂、表面活性剂和反应温度等条件，以控制量子点的尺寸和形状。
此外，还可以通过在热分解过程中添加合适的杂质来调控量子点的性质，如控制量子点发光的波长和强度等。
5.量子点的表面修饰和组装量子点的表面修饰对于其在应用中的性能和稳定性至关重要。
表面修饰可以通过在量子点表面修饰层或壳层上添加不同的功能分子来实现，如聚合物、生物分子和有机小分子等。
表面修饰除了可以改善量子点的分散性和稳定性外，还可以实现量子点的多功能化，如生物标记、催化和传感等。
此外，通过组装技术，还可以将表面修饰的量子点组装成有序结构和器件，如光电子器件和太阳能电池等。
6.量子点在光电领域的应用由于量子点具有发光波长可调、高色纯度和较窄的发光带宽等特点，使得其在光电领域具有广泛的应用前景。
《CuInSe2量子点制备及TiO2光阳极敏化性能的研究》范文
《CuInSe2量子点制备及TiO2光阳极敏化性能的研究》篇一一、引言随着现代科技的进步，半导体材料在光电转换、光电器件、光电子领域等众多领域中发挥着重要作用。
其中，CuInSe2（CIS）量子点因其独特的物理和化学性质，如高吸收系数、窄带隙等，在太阳能电池、光电器件等领域具有广泛的应用前景。
TiO2光阳极作为染料敏化太阳能电池（DSSC）的核心组成部分，其敏化性能的优化对于提高DSSC的光电转换效率具有重要意义。
因此，本文将着重探讨CuInSe2量子点的制备方法以及其用于TiO2光阳极的敏化性能研究。
二、CuInSe2量子点的制备1. 制备方法CuInSe2量子点的制备方法主要包括化学浴法、溶胶-凝胶法、热注射法等。
本文采用热注射法制备CuInSe2量子点。
该方法具有制备过程简单、可控制性好、量子点尺寸分布均匀等优点。
2. 制备过程（1）前驱体的制备：将铜盐、铟盐和硒源分别溶解在有机溶剂中，形成前驱体溶液。
（2）热注射法合成：在高温条件下，将硒源溶液快速注入铜盐和铟盐的混合溶液中，形成CuInSe2量子点。
（3）后处理：对合成的CuInSe2量子点进行清洗、离心等处理，得到纯净的量子点。
三、TiO2光阳极的敏化1. 敏化原理TiO2光阳极敏化是指将光吸收材料通过物理或化学方法附着在TiO2表面，从而提高TiO2的光吸收能力和光电转换效率。
CuInSe2量子点具有较窄的带隙和较高的光吸收系数，因此可用于TiO2光阳极的敏化。
2. 敏化过程（1）TiO2表面的预处理：对TiO2光阳极进行清洗、干燥，并对其进行表面改性，以提高其与CuInSe2量子点的结合能力。
（2）CuInSe2量子点的分散：将制备好的CuInSe2量子点分散在适当的溶剂中，形成均匀的悬浮液。
（3）敏化处理：将TiO2光阳极浸入CuInSe2量子点悬浮液中，使量子点附着在TiO2表面。
然后进行干燥、热处理等步骤，使量子点与TiO2紧密结合。
量子点技术的研究和应用
量子点技术的研究和应用量子点技术是目前物理学领域最为前沿的研究课题之一，它拥有着广泛的应用前景，受到国内外学者的高度关注。
本文将从量子点技术的历史和基本原理、量子点的制备和特性、量子点技术的应用等方面进行深入探讨。
一、量子点技术的历史和基本原理量子点技术可以追溯到20世纪80年代，当时人们开始尝试制备纳米级别的半导体结构，并通过调整它们的尺寸和形状来改变物理特性。
量子点即为这样一种纳米级别的半导体材料，在其中，电子、空穴被限制在三个维度内，使其在垂直于表面的方向上一个以上的能级会被禁闭。
从而制造出了这种具有窄带隙、禁能层、硕大的激子共振吸收截面的新型材料，这就是量子点。
量子点的大小可以自由调控，在直径上可达到1~10纳米的量级。
量子点的大小直接决定了其电子跃迁的能量值，从而实现了对光电子特性的调节。
另外，由于大小尺寸相近，可以做到纯粹的量子效应，在光电性能上有非常好的应用价值。
例如当量子点边长达到几纳米级别时，其具有可见光下的荧光发射性质，这种特性可以应用在荧光显示、荧光探针、光电器件等多个领域。
二、量子点的制备和特性关于量子点的制备方法，目前有多种实现方式，主要包括气相法、溶液法、多束诱导等离子体法以及分子束外延生长法等。
在这些制备方法中，溶液法制备量子点是较为成熟且工艺相对简单的一种方式。
溶液法制备量子点的过程主要是通过溶液中的化学反应反应沉淀来实现的，大多数情况下先激发材料原子所含有的原子核，形成一些高能量的激发态，然后通过材料的晶格所具有的吸收光谱来达到稳定的调控。
这种制备方式制备出的量子点表面致密性很高，在应用过程中光化学稳定性较好，且保持原有的宽带隙，能隙近乎均匀，光致荧光能解决光波长缩小的中心偏移的问题。
在量子点的具体应用上，电学和光学是量子点表现出的两个典型特性，因此，量子点技术的应用主要分为两种类型：光电子和电子器件。
在光电子学中，量子点功效主要在荧光探针、生物成像、单光子发射、照明等领域中。
量子点的制备及应用研究进展
量子点的制备及应用研究进展朱专赢;吴昌达;娄童芳;杜学萍;屈建莹【摘要】综述了量子点的制备方法以及在分析检测、生物、药学、光电器材、指纹显现等领域的应用。
指出量子点是一种新型的荧光纳米材料，因其具有独特的光电性质而引起了广泛的关注；并就它的发展方向及应用前景进行了展望。
%A review is given about the synthesis of quantum dots and their applicationin analy-sis and detection ,biology ,pharmacy ,optical device and fingerprint collection .It is pointed out that quantum dots are a new kindof fluorescence nanomaterials ,and they are drawing a great deal of attention owing to their unique optical and electricalproperties .Moreover ,suggestions are also provided about the development trend and application prospect of quantum dots .【期刊名称】《化学研究》【年(卷),期】2013(000)005【总页数】5页(P537-541)【关键词】量子点;制备;应用;研究进展【作者】朱专赢;吴昌达;娄童芳;杜学萍;屈建莹【作者单位】河南大学化学化工学院，河南开封 475004;河南大学化学化工学院，河南开封 475004;河南大学化学化工学院，河南开封 475004;河南大学化学化工学院，河南开封 475004;河南大学化学化工学院，河南开封 475004【正文语种】中文【中图分类】O621.22量子点(QDs)又称半导体纳米晶,是一种由Ⅱ-Ⅵ族或Ⅲ-Ⅴ族元素组成的纳米颗粒,直径约1～100 nm[1-3]. 由于QDs具有较小的尺寸，使其具有特殊的小尺寸效应[4]、表面效应[5]、量子尺寸效应[6]及宏观量子隧道效应[7]. 量子点表现出独特的光学特性,如量子产率高、荧光寿命长、消光系数大、光耐受性强、发射光谱窄和激发光谱范围较宽等[8-9]. 量子点的制备和应用引起了人们广泛的研究兴趣[10],在生物医学[11-13]和光电子[14]领域都拥有广阔的应用前景.1 量子点的制备量子点的制备方法有很多种，如电化学沉积法、气相沉积法、微乳液法、溶胶法等，其中溶胶法是最常用的制备方法. 溶胶法包括有机相合成法和水相合成法.水相合成法又可细分为传统水相法、水热法、微波辅助水相法等.1.1 有机相合成法早期的量子点合成通常是采用有机相合成法. 1990年,BRUS等[15]在有机相中合成出了质量好、发光效率高的CdSe量子点. 1993年，MURRAY等[16]通过有机金属前驱体Cd(CH3)2和S、Se、Te等前驱体在三辛基氧膦(TOPO)溶剂中反应，直接合成高质量的CdE(E=S, Se, Te)量子点. 2001年，PENG [17]对传统有机相合成法进行改进，用金属氧化物CdO代替有毒的有机镉金属化合物作为反应前体，一步合成了CdS, CdSe,CdTe量子点. 随后，他又提出非络合溶剂合成方法，大大降低了量子点合成的难度[18].2005年，YANG等[19] 提出了一种绿色的合成方法，他们不用有机膦和空气中敏感的化合物，进一步改善和简化了CdSe的合成途径. 2007 年，PRADHAN等[20]提出了更加绿色的合成量子点的方法. 后来，YANG[21]在有机体系中制备出了发光性能优异的Mn掺杂的CdS/ZnS核壳式量子点. DAI等[22]用橄榄油既作配体又作溶剂合成了分散性良好的ZnSe量子点和纳米花. 2009年DENG等[23]用液体石蜡替换TOPO溶剂合成了ZnxCd1-xSySe1-y(0≤x≤1; 0≤y ≤1)合金量子点.1.2 水相合成法1.2.1 传统水相法1994年，VOSSMEYER T等[24]首次使用巯基化合物1-硫代甘油为稳定剂在水溶液中合成了CdS量子点. 陈启凡等[25]用传统水相合成法合成了半胱氨酸包覆的CdTe量子点，并将它用于生物体DNA的检测. 1998年ZHANG等[26]以巯基乙酸为稳定剂通过Cd2+与NaHTe在水相中的反应合成出了水溶性量子点. 2003年,ZHUANG等[27]用巯基乙酸为稳定剂制备了Mn掺杂ZnS量子点,并且研究了不同反应条件对量子点荧光强度的影响. 2007年，QIAN等[28]在水相中制备出不同尺寸和组成的CdHgTe量子点. 2009年，LAW等[29]在水溶液中制备出了CdTe/ZnTe核壳量子点，并将它成功应用于生物成像.1.2.2 水热法2003年，ZHANG等[30]利用水热法合成了CdTe纳米粒子，并对各个反应条件进行了研究. MAO等[31]采用水热法以巯基丙酸作稳定剂一步合成CdTeS合金量子点，并用于生物成像方面的研究. 2009年，ZHAO等[32]以N-乙酰-L-半胱氨酸作为稳定剂合成了核壳结构的CdTe/CdS量子点.1.2.3 微波法KOTVO等[33]首次使用微波辅助法合成量子点. 2005年，REN等[34]以巯基丙酸为稳定剂，利用微波辅助法合成出来一系列的CdTe量子点. 利用微波辅助法，CdTe/CdS[35]、CdTe/CdS/ZnS[36]、CdSe/ZnS[37]等一系列的核壳结构的量子点相继被合成出来. 微波辅助法合成量子点目前已经成为一种发展趋势.2 量子点的应用2.1 量子点在分析检测中的应用2.1.1 测定金属离子的含量XIA等[38]在水介质中合成了巯基乙酸包覆的量子点,进一步采用变性的牛血清蛋白修饰CdS量子点，采用荧光猝灭法测定Hg2+，此方法检出限为4.0×10-9 mol·L-1.李梦莹等[39]用半胱氨酸作修饰剂，水热法合成CdS量子点，基于荧光猝灭作用，实现了对痕量Hg2+的定量检测.FERNNDEZ-ARGÜELLSEM T等[40]开发了CdSe量子点测定Cu2+的方法. 他们用两种不同的稳定剂(2-巯基乙基磺酸和2-巯基乙酸)修饰CdSe量子点，发现2-巯基乙基磺酸修饰的CdSe量子点对Cu2+具有更高的灵敏度，检出限为0.2μg·L-1. 董海涛等[41]将合成的CdTe量子点-铕复合纳米荧光粒子用于Cu2+的测定，实验发现，Cu2+可使BHHCT-Eu3+和CdTe量子点的荧光猝灭，但Cu2+对BHHCT-Eu3+的猝灭程度较小，纳米粒子中两种荧光物种荧光强度比值随Cu2+浓度呈良好的线性关系. 他们考察了各种金属离子对复合纳米粒子荧光强度的影响，发现除Ag+离子外，其他金属离子对纳米粒子的荧光影响均较小.2.1.2 测定药物含量张犁黎等[42]在碱性溶液中使用硫代乙酰胺制备CdS荧光纳米粒子. 该纳米粒子的荧光强度能被药物成分柳氮磺吡啶所猝灭，建立了一种高选择性测定柳氮磺吡啶的荧光分析新方法，检测下限达到0.1 mg·L-1. 此方法已用于对药物中柳氮磺吡啶的测定，方法甚佳. 董学芝等[43]于水相中合成了CdS量子点，基于左氧氟沙星对CdS与牛血清白蛋白复合物的荧光有明显的猝灭作用，建立了一种检测左氧氟沙星的方法. 结果表明，在左氧氟沙星浓度为0.2～20 mg·L-1时，左氧氟沙星-CdS-BSA体系的荧光猝灭程度与左氧氟沙星的浓度存在良好的线性关系，检出限为0.03 mg·L-1. 此方法已成功用于盐酸左氧氟沙星片剂和胶囊的测定，与传统方法相比，结果令人满意.2.2 量子点在生物、医药学领域中的应用2.2.1 荧光量子点探针的应用PAN[44]等用叶酸修饰可生物降解的聚丙交酯-维生素E琥珀酸酯(PLA-TPGS)纳米粒子，并将量子点包裹进该纳米粒子中，制备出一种新型荧光探针，该荧光探针具有靶向作用和降低细胞毒性的优点. 该荧光探针还可用于叶酸受体高表达的乳腺癌细胞MCF-7的成像，荧光强度较大. BALLOU等[45]将PEG包裹的QDs作为荧光探针通过尾静脉注入小鼠体内，间隔不同时间解剖后观察QDs在体内的荧光稳定性，结果表明PEG修饰后的QDs不仅具有水溶稳定性，可以有效降低探针在网状内皮系统的非特异性吸附，而目在肝脏、淋巴结和骨髓中至少可以保留1个月，同时可以增加QDs在循环中的半衰期，有助于实现QDs在活体内长时间实时动态示踪观察.2.2.2 荧光量子点在活体肿瘤细胞成像中的应用GAO等[46]采用聚乙二醇( PEG)包覆的QDs标记前列腺特异性膜抗原( PSMA) 的抗体，经小鼠尾部静脉注射，实现了对表达PSMA 前列腺癌细胞的靶向成像，探测了QDs 在动物体内的生物分布、非特异性摄取、细胞毒性等.TAKEDA等[47]成功制备了HER2抗体与CdSe量子点复合的产物，该产物可使活体原发性肿瘤成像. 实验结果表明，该复合物可靶向传递到表面表达HER2蛋白的乳腺癌细胞上，并提高荧光标记的特异性，可以很好的识别特定肿瘤细胞.2.3 量子点在指纹显现中的应用2000年，美国的 MENZEL 等[48-49]首次报道了CdS量子点用于易拉罐表面的指纹显现，开创了量子点作为新材料在指纹显现方面应用的先例. 随后，MENZEL 等[50]利用 PAMAM(聚酰胺-胺型树形分子)作为模板，通过树形分子的空间限阈效应来控制包裹在树形分子内的 CdS量子点的生长，合成的CdS/PAMAM聚合物用甲醇作为溶剂稀释后，成功地用于铝箔和聚乙烯样品上的潜指纹显现. 他们认为，CdS/PAMAM表面的氨基或羧基等官能团能与指纹残留物作用使CdS/PAMAM沉积到指纹纹线上，在紫外光照射下，通过CdS/PAMAM聚合物的荧光显现指纹. 熊海等[51]在有机相中合成了InP量子点，通过相转移、紫外光照复合等过程得到了巯基乙酸修饰的InP/ZnS量子点，其荧光发射波长从450 nm红移至575 nm，在紫外光照下可以清晰显现出指纹图像. 该方法可用于不同背景颜色的多种客体(如透明胶带、黑色塑料袋、锡纸等)表面指纹的鉴定.2.4 量子点在光电学元器件中的应用2008年，GUO等[52]采用热注入法制备出均一的六边形环状黄铜矿结构的CuInSe2，并采用成膜高温热硒化法，制备出结构为Mo/CuInSe2/CdS/ZnO/ITO的电池器件，能量转换效率为3.2%. 随后，GUO等[53]将制备的Cu(In1-xGax) S2纳米晶“墨水”制成薄膜后，采用加热硒化法，制备出Cu( In1-xGax) ( Se1-ySy)2薄膜，将该薄膜作为吸收层，得到能量转换效率为4.76%的太阳能器件. 除太阳能电池之外，纳米晶还可用在发光二极管和光探测器等器件中，ZHONG等[54]利用CuInSe2/ZnS纳米晶作发光层成功制备了红光和近红外发光的发光二极管. ZHANG等[55]利用红光量子点ZnCuInS/ZnS和蓝绿光有机物作为发光层制备了白光发光二极管.结语：量子点以独特的物理和化学特性而成为研究的热点，制备量子产率高、生物相溶性好的量子点和简单化的合成方法将成为量子点合成的发展趋势. 量子点在化学、生物、医药、材料等方面都得到了一定的应用，扩展量子点的应用范围也将成为量子点研究的一个重要方向.参考文献：[1] GAO Xiao Hu, YANG Lily, PETROS J A, et al. Invivo molecular and cellular imaging with quantum dots [J]. Curr Opiniotech, 2005, 16(1): 63-72.[2] MICHALET X, PINAUD F F, BENTOLILA L A, et al. Quantum dots for live cells in vivo imaging and diagnostics [J]. Science, 2005, 307(5709): 538-544.[3] HAHN M A, TABB J S, KRAUSS T D. Detection of single bacterial pathogens with semiconductor quantum dots [J]. Anal Chem, 2005, 77(15): 4861-4869.[4] HALPERIN W P. Quantum size effects in metal particles [J]. Rev Mod Phys, 1986, 58(3): 533-606.[5] NAKAMURA S, MUKAI T, SENOH M. Candela-class high-brightness InGaN/AlGaN double-heterostructure blue-light-emitting diodes [J]. Appl Phys Lett, 1994, 64(13): 1687-1689.[6] EYCHMÜLLER A. Stucture and photophysics of semiconductor nanocrystals [J]. J phys Chem B, 2000, 104(28): 6514-6518.[7] NAKAMURA S. First Ⅲ-Ⅴ-nitride violet laser diodes [J]. J Crystal Growth, 1997, 170(1/4): 11-15.[8] MATTOUSSI H, MAURO J M, GOLDMAN E R, et al. Banwendi, self-assembly of CdSe-ZnS quantum dot bioconjugates using an engineered recombinant protein [J]. J Am Chem Soc, 2000, 122: 12142-12150.[9] JAISWAL J K, SIMON S M. Potentials and pitfalls of fluorescent quantum dots for biological imaging [J]. Trends Cell Biol, 2004, 14: 497-504.[10] MA Qiang, SU Xin Guang. Recent advances and application in QDs-based sensors [J]. Analyst, 2011, 136: 4883-4893.[11] GOLDMAN E R, ANDERSON G P, MAURO J M, et al. Conjugation of luminescent quantum dots with anti bodies using an engineered adaptor protein to provide new reagents for fluoroimmunoassays [J]. Anal Chem,2002, 74: 841-847.[12] PARAK W J, BOUDREAU R, LARABELL C, et al. Cell motility and metastatic potential studies based on quantum dot imaging of phagokinetic tracks [J]. Adv Mater, 2002, 14:882-885.[13] SAMIA A C, CHEN X, BURDA C. Semiconductor quantum dots for photodynamic therapy [J]. J Am Chem Soc, 2003, 125: 15736-15737. [14] LI X, FRYER J R, COLE-HAMILTON D J. A new, simple and versatile method for the production of nano-scale particles of semiconductors[J]. Chem Commun, 1994, 14: 1715-1716[15] STEIGERWALD M L, BRUS L E．Semiconductor crystallites: a class of large molecules [J]. Acc Chem Res, 1990，23(6): 183-188.[16] MURRAY C B, NORRIS D J, BAWENDI M G. Synthesis and characterization of nearly monodisperse CdE (E = sulfur, selenium, tellurium) semiconductor nanocrystallites [J]. J Am Chem Soc, 1993, 115: 8706-8715.[17] PENG Z A, PENG X G. Formation of high-quality CdTe, CdSe, and CdS nanocrystals using CdO as precursor [J]. J Am Chem Soc, 2001, 123: 183-184.[18] YU W W, PENG X G. Formation of high-quanlity Cds and otherⅡ-Ⅵ semiconductor nanocrystals in noncoordinating solvents: tunable reactivity of monomers[J]. Angew Chem Int Ed, 2002, 41(13): 2368-2371.[19] YANG Yong An, WU Hui Meng, WILLAMS K R, etal. Synthesis of CdSe and CdTe nanocrystals without precursor injection[J]. Angew Chem Int Ed, 2005, 117(44): 6870-6873.[20] PRADHAN N, REIFSNYDER D, XIE R G, et al. Surface ligand dynamics in growth of nanocrystal [J]. J Am Chem Soc, 2007, 129(30): 9500-9509. [21] YANG Yong An, CHEN Ou, ANGERHOFER A, et al. Radial-position-controlled doping in CdS/ZnS core/shell nanocrystals [J]. J Am Chem Soc, 2005, 128(41):12428-12429.[22] DAI Quan Qin, XIAO Ning Ru, NING Jia Jia, et al. Synthesis and mechanism of particle and flower-shaped ZnSe nanocrystals: green chemical approaches toward green nanoproducts[J]. J Phys Chem C, 2008, 112(20): 7567-7571.[23] DENG Zheng Tao, YAN Hao, LIU Yan. Band gap engineering of quaternary-alloyed ZnCdSSe quantum dots via a facile phosphine-free colloidal method [J]. J Am Chem Soc, 2009, 131: 17744-17745.[24] VOSSMEYER T, KATSIKAS L, GIERSIG M, et al. CdS nanoclusters: synthesis, characterization, size dependent oscillator strength, temperature shift of the excitonic transition energy, and reversible absorbance shift [J]. J Phys Chem, 1994, 98:7665-7673.[25] 陈启凡，王文星，葛颖欣.半胱胺包被的碲化镉量子点的直接水相制备及其与DNA链接[J].分析化学，2007, 35(1): 135-138.[26] ZHANG Hao, ZHOU Zhen, YANG Bai. The influence of carboxyl groups on the photoluminescence of mercaptocarboxylic acid-stabilized CdTe nanoparticles [J]. J Phys Chem B, 2003, 107: 8-13.[27] ZHUANG Jia Qi, ZHANG Xiao Dong, WANG Gang, et al. Synthesis of nanocrystals by using mercaptopropionic acid as stabilizer [J]. J Mater Chem, 2003, 13: 1853-1857.[28] QIAN Hui Feng, DONG Chao Qian, PENG Jin Liang, et al. High-quality and water-soluble near-infrared photoluminescent CdHgTe/CdS quantum dots prepared by adjusting size and composition [J]. J Phys Chem C, 2007, 111: 16852-16857.[29] LAW W C, YONG K T, PRASAD P N, et al. Aqueous-phase synthesis of highly luminescent CdTe/ZnTe core/shell quantum dots optimized for targeted bioimaging [J]. Small, 2009, 5: 130.[30] ZHANG Hao, ZHOU Zhen, YANG Bai, et al. The influence of carboxyl groups on the photoluminescence of mercaptocarboxylic acid-stabilized CdTe nanoparticles [J]. J Phys Chem B, 2003, 107:1302-1310.[31] MAO Wei Yong, GUO Jia, YANG Wu Li, et al. Synthesis of high-quality near-infrared-emitting CdTeS alloyed quantum dots via the hydrothermal method [J]. Nanotechnology, 2007, 18: 485611.[32] ZHAO Dan, HE Zhi Ke, CHAN W H, et al. Synthesis and characterization of high-quality water-soluble near-infrared-emitting CdTe/CdS quantum dots capped by N-acetyl-L-cysteine via hydrothermal method [J]. J Phys Chem C, 2009, 113: 1293-1300.[33] CORREA-DUARTE M A, GIERSIG M, KOTOV N A, et al. Control of packing order of self-assembled monolayers of magnetite nanoparticles with and without SiO2 coating by microwave irradiation [J]. Langmuir, 1998, 14: 6430-6435.[34] LI L, QIAN H F, REN J C. Rapid synthesis of highly luminescent CdTe QDs in the aqueous phase by microwave irradiation with controllable temperature[J]. Chem Commun, 2005(4): 528-530.[35] HE Yao, LU Hao Ting, SAI Li Man, et al. Microwave-assisted growth and characterization of water-dispersed CdTe/CdS core-shell nanocrystals with high photoluminescence[J]. J Phys Chem B, 2006, 110: 13370-13374.[36] HE Yao, LU Hao Ting, SAI Li Man, et al. Microwave synthesis of water-dispersed CdTe/CdS/ZnS core-shell-shell quantum dots with excellent photostability and biocompatibility [J]. Adv Mater, 2008, 20: 3416-3421.[37] SCHUMACHER W, NAGY A, WALDMAN W J, et al. Direct synthesis of aqueous CdSe/ZnS-based quantum dots using microwave irradiation [J]. J Phys Chem C, 2009, 113: 12132-12139.[38] XIA Yun Sheng, ZHU Chang Qiang. Use of surface-modified CdTe quantum dots as fluorescent probes in sensing mercury (II)[J]. Talanta, 2008, 75(1): 215.[39] 李梦莹, 周华萌, 董再蒸. 半胱氨酸包覆的CdTe量子点作为荧光离子探针测定痕量汞(Ⅱ)[J]. 冶金分析,2008, (12):7-11.[40] FERNNDEZ-ARGÜELLSEM T, JIN W J, COSTA-FERNNDZ J M, et al. Surface-modified CdSe quantum dots for the sensitive and selective determination of Cu(Ⅱ) in aqueous solutions by luminescent measurements [J]. Anal Chim Acta, 2005, 549(1/2): 20-25.[41] 董海涛, 刘岩. 量子点-铕复合纳米粒子比率型荧光探针的制备与铜(Ⅱ)离子测定的应用[J]. 分析化学，2009(1)：136.[42] 张犁黎，郑行望，屈颖娟. 硫化镉纳米粒子荧光淬灭测定柳氮磺吡啶[J]. 山西师范大学学报，2006，34(2)：74-79.[43] 胡卫平，焦嫚，董学芝. CdS量子点荧光光度法测定蛋白质的含量[J]. 光谱学与光谱分析， 2011，31(2)：444-447.[44] PAN Jie, FENG Si Shen. Targeting and imaging cancer cells by folate-decorated, quantum dots(QDs)-loaded nanoparticles of biodegradable polymers [J]. Biomaterials, 2009, 30(6): 1176-1183.[45] BALLOU B, LAGERHOLM BC, ERNST L A, et al. Nonivasive imaging of quantum dots in mice [J]. Bioconjug Chem, 2004, 15(1): 79-86.[46] GAO Xiao Hu, CUI Yuan Yuan, LEVENSON R M， et al. In vivo cancer targeting and imaging with semiconductor quantum dots [J]. Nat Biotechnol, 2004, 22(8): 969-976.[47] TAKEDA M, TADA H, HIGUCHI H, et al. In vivo single molecular imaging and sentinel node navigation by nanotechnology for molecular targeting drug-delivery systems and tailor-mademedicine [J]. Breast Cancer, 2008, 15 (2): 145-152.[48] TAN Zha Nao, ZHANG Yu, XIE Chuang, et al. Near-band-edge electroluminescence from heavy-metal-free colloidal quantum dots [J]. Adv Mater, 2011, 23: 3553-3558.[49] MENZEL E R, SAVOY S M, ULVICK S J，et al．Photoluminescent semiconductor nanocrystal for fingerprint detection[J]. J Forensic Sci, 2000, 45(3): 545-551.[50] MENZEL E R, TAKASTU M, MURDOCK R H, et al. Photoluminescent CdS/dendrimer nanocomposites for fingerprint detection[J]. J Forensic Sci, 2000, 45(4): 770-773.[51] 熊海，王珂，于迎春.水溶性InP/ZnS量子点的合成及其在指纹显现中的应用[J]. 化学研究，2011, 22(3): 11-16.[52] GUO Qi Jie, KIM S J, KAR M, et al. Development of CuInSe2nanocrystal and nanoring inks for low-cost solar cells[J]. Nano Lett, 2008, 8: 2982-2987.[53] GUO Qi Jie, FORD G M, HILLHOUSE H W, et al. Sulfide nanocrystal inks for dense Cu(In(1-x)Gax)(S(1-y)Sey)2 absorber films and their photovoltaic performance [J]. Nano Lett, 2009, 9: 3060-3065.[54] ZHONG Hai Zheng, WANG Zhi Bin, BORICO E, et al. Colloidal CuInSe2 nanocrystals in the quantum confinement regime: synthesis, optical properties, and electroluminescence [J]. J Phys Chem C, 2011, 115: 12396-12402.[55] ZHANG Yu, XIE Chuang, SU Hai Peng, et al. Employing heavy metal-free colloidal quantum dots in solution-processed white light-emitting diodes[J]. Nano Lett, 2010, 11(2):329-332.。
量子点在生物医药中的应用和进展
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1998年以来，量子点制备技术不停提升，量子点已逐步应用于 生物医学领域。
量子点在生物医药中的应用和进展
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1998年，Nie等人报道了工作波长为1.06μm量子点共振腔雪崩光 电二极管； 年，Borri等人报道了量子点光发大器中超快增益响应；
年，Koike等报道了量子点异质结场效应晶体管； 年，Pan等人报道了量子点光伏型红外探测器； 年，Deppe等人报道了量子点微腔光探测器中模式耦合现象；
量子点在生物医药中的应用和进展
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量子点基础特征
量子点（ｑｕａｎｔｕｍ ｄｏｔｓ，ＱＤｓ）是含有量子尺寸 效应半导体纳米晶体，主要由ⅡB-ⅥA(如CdSe，CdTe，ZnSe等)， ⅢA-ⅤA(如InAs，InP等)组成，含有独特光学和电学特征。
各种不一样类型量子点
量子点在生物医药中的应用和进展
量子点在生物医药中的应用和进展
生物芯片示意图
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荧光探针
依据详细需求可对量子点进行表面修饰从而形成量子点荧光探针
将QD700（荧光QD700能够特异结合到高度表示FA受体 肿瘤细胞表面。国家自然科学基金项目
量子点在生物医药中的应用和进展
量子点在生物医药中的应用和进 展
量子点在生物医药中的应用和进展
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量子森林
复色量子点
量子点纳米管
量子点纳米晶体
Quantum Dots( QDs)量子点:量子点三个维度尺寸都在100纳 量子点米在生(物医n药m中)的以应用和下进展，外观恰似一极小点状物。也叫人造原子。 第2页
石墨烯半导体量子点1
特异性生物分子与量子 点结合方式
共价连接
量子点在生物医药中的应用和进展
量子点的制备与应用
量子点的制备与应用量子点是一种微纳米尺度的半导体材料，具有极强的量子效应，被广泛应用于光电子学、生物医学和能源等领域。
本文将从制备方法、性质特点以及应用领域三个方面介绍量子点的基本知识。
一、制备方法量子点的制备方法主要包括生物法、化学合成法、组装自组装法和物理法等，其中化学合成法是目前应用最广的一种方法。
化学合成法可以根据需要调节粒径大小、形状和成分等，同时产能大、易于操作，因此被广泛应用于制备量子点。
以溶液法为例，通常采用在适宜的溶剂中加入金属离子和表面活性剂等原料，并施加一定的热量或光照，使金属离子在表面活性剂的作用下形成核心，再由继续加入原材料进行外围生长而形成量子点。
生物法制备量子点则是利用生物体内特定酶或蛋白质对金属离子的还原作用，或利用生物纳米颗粒的特殊结构形成种子催化作用诱导金属离子形成量子点。
二、性质特点量子点具有独特的量子效应、高比表面积、广谱发光、稳定性高等特点，其大小和形状对应的光学性能、电学性能等有着显著影响。
量子点的量子效应指的是其尺寸变小至纳米级别时，材料表现出的电、磁、热等物理性质的改变。
量子点的这种特殊性质使其在医药、生物等领域中具有独特的应用价值。
同时，量子点发光光谱连续分布且宽，其颜色可以根据粒径调整。
这意味着，同一颗粒可以发出多种颜色的光，而且可以同时在多个波长区间发光，因此具有极高的敏感性、灵敏度等特点。
量子点胶体溶液也可以制成永久稳定的分散体系，因此体系更为均匀。
三、应用领域量子点的应用范围非常广泛，被用于开发化学传感器、生物传感器、光伏电池和LED等各种新型材料。
同时，由于量子点发光颜色可调，已被广泛应用于荧光成像和细胞示踪等生物医学领域中。
在医学领域中，量子点结合荧光显微镜可以高灵敏度的检测肿瘤、蛋白质、酶等，提高生物识别的敏感性和精度。
在光电子学领域，量子点具有优异的光电特性，近年来，在太阳能电池、LED等领域得到了广泛的应用。
以太阳能电池为例，利用量子点制成的太阳能电池可以增强太阳能电池的光吸收能力和电荷传递速度，提高电池的转化效率，从而提高太阳能电池的利用效率。
量子点材料的制备及其应用
量子点材料的制备及其应用量子点材料是一种具有狭窄带隙和尺寸效应的半导体材料，它的特殊性质使得它在光电器件、生物医学和化学等领域具有广泛的应用前景。
本文将介绍量子点材料的制备方法以及它们在不同领域中的应用。
一、量子点材料的制备量子点材料制备的主要方法包括化学合成法、溶胶-凝胶法、热蒸发法、电化学法等。
其中，化学合成法是目前最常用的制备方法之一。
1.1化学合成法化学合成法主要利用化学物质在特定条件下发生化学反应，生成具有特殊性质的材料。
一般来讲，化学合成法可以分为溶液法和气相法。
其中溶液法指的是将化学物质溶解在溶剂中，通过化学反应沉淀形成量子点，气相法则是将气态前体在高温下分解，产生量子点。
1.2 溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法也是一种常用的制备方法，其原理是先将非晶态的材料通过加热或者溶剂处理形成溶胶，然后通过凝胶化使溶胶变得固态，再进行高温煅烧得到量子点。
1.3 热蒸发法热蒸发法是将前体材料加热到蒸发，使其在硅片或者其他基底上沉积形成薄膜，然后通过退火等处理形成粒子，最后通过化学反应获得量子点。
1.4 电化学法电化学法通过利用电化学反应，将金属离子转化为固体氧化物，并在溶液中生成纳米量子点。
二、量子点材料的应用2.1 光电器件领域由于量子点具有可调谐的光电性质，因此它在光电器件领域有着广泛的应用，例如：2.1.1 发光二极管（LED）：作为一种发光材料，量子点可被用作发光二极管的背景板，使其发光效果更佳，同时，量子点还能发射红外和紫外等其他波长的光线，对显示屏、照明等领域有很好的应用前景。
2.1.2 光伏电池：量子点对于光伏电池来说可以提高其光电转换效率，在太阳能电池板上，量子点可以将其吸收不到的太阳能波段吸收下来，使其转化为电能，提高光电转换效率，更加经济可行。
2.2 生物医学领域生物医学领域对于量子点的应用主要是在成像方面，量子点有着优异的成像效果，可以成为光学探针。
2.2.1 癌症早期侦测：针对乳腺癌筛查来说，小乳管造影剂的理想情况是低毒性、高剂量、易于制备以及高稳定性等。
石墨烯量子点的制备及其在生物医学中的应用研究
石墨烯量子点的制备及其在生物医学中的应用研究石墨烯量子点（graphene quantum dots, GQDs）是一种新型的碳材料，由于其特殊的物理化学性质和生物相容性，近年来在生物医学领域中备受瞩目。
本文将重点探讨石墨烯量子点的制备方法以及在生物医学中的应用研究。
一、石墨烯量子点的制备方法石墨烯量子点的制备方法主要分为两种：底物法和溶液法。
底物法制备GQDs主要是利用石墨烯作为底物，通过物理或化学剥离方式进行制备。
物理剥离方法主要是利用机械剥离，通过不断剥离石墨烯的层数，从而得到厚度不同、形态不规则的GQDs。
而化学剥离方法主要是通过利用氧化剂或还原剂等化学方法将石墨烯分解为厚度均一、形态规则的GQDs。
溶液法制备GQDs是将石墨烯在溶液中进行还原反应，通过化学还原剂还原石墨烯，得到厚度均一、形态规则的GQDs。
溶液法制备GQDs具有方法简便、成本低廉、制备过程易于控制等优点，在生物医学领域中应用广泛。
二、石墨烯量子点在生物医学中的应用研究1、石墨烯量子点在生物成像中的应用石墨烯量子点在生物成像中的应用是近年来备受关注的研究领域。
由于石墨烯量子点具有纳米级别的尺寸和优异的荧光性能，因此可以作为生物成像的探针。
石墨烯量子点的荧光性能受到许多因素的影响，如表面官能团、荧光簇的大小和形状、溶液pH值等。
因此，针对不同的生物成像需求，可以对石墨烯量子点进行修饰，例如改变其表面官能团或修饰其基团，从而调控其荧光性能。
2、石墨烯量子点在生物检测中的应用石墨烯量子点还可以作为生物检测的探针，用于检测生物分子或细胞。
由于石墨烯量子点具有优异的光学性能和生物相容性，因此可以通过石墨烯量子点对基因、蛋白质、细胞等进行检测。
例如，利用石墨烯量子点对基因序列进行检测，可以检测到基因变异和突变，从而诊断某些疾病的发生和进展。
另外，石墨烯量子点还可以通过修饰表面官能团，获得不同的亲和性，从而实现对特定分子或细胞的高选择性检测。
量子点的合成及其应用
量子点的合成及其应用量子点是一种纳米材料，在纳米尺度下表现出典型的量子效应，具有独特的光电性质。
量子点可以通过不同的制备方法来合成，其中最常用的方法是溶液化学法。
这种方法通过调节反应参数，使得原料在溶液中定向生长成为固定大小的晶粒，最终制备出具有特定光学性质的量子点。
量子点的合成具有很高的灵活性，可以调控纳米粒子的大小、形状、组成等参数，从而使其具有不同的物理特性。
量子点可以被用于太阳能电池、发光二极管、荧光探针、药物标记、图像传感器等众多领域。
在下面的文章中，我们将深入探讨量子点的合成方法和应用领域。
一、量子点的制备方法1. 溶液化学法溶液化学法是制备量子点最常用的方法之一。
其主要步骤是，将金属范德瓦尔斯晶体或金属盐在有机溶剂中溶解，与一定量的表面活性剂（如三辛基膦酸、油酸等）混合。
随后，将溶剂去除，用惰性气氛加热使晶体生长，经过后续步骤即可得到所需的量子点。
2. 真空热蒸发法真空热蒸发法是一种利用真空蒸发与热退火来制备量子点的方法。
该方法将金属蒸发于真空中，使其逐渐地凝聚成纳米尺度的量子点。
这种方法可实现对粒子大小、形状以及单晶性的控制，被广泛应用于纳米材料中。
3. 纳米压痕法纳米压痕法是一种利用压缩力在纳米尺度下产生形变来制备量子点的方法。
该方法通过对纳米材料施加压力，使其形变成为短寿命的高功率坍塌。
通过单元结构的选取及力学分析，可实现对纳米粒子的定位和尺寸控制。
二、量子点的应用领域1. 太阳能电池量子点是一种优异的半导体配合物，因此在太阳能电池中的应用非常广泛。
通过控制量子点的能带结构和能级对其进行合理的调控，可以增强电池的电势和电导率，从而增强其性能。
目前，基于量子点的太阳能电池已成为研究的热点之一，是技术创新的重要方向。
2. LED发光二极管量子点因其良好的发光性能在LED发光二极管中被广泛应用。
通过量子点与LED的匹配，可以增强其发光效率，从而提高颜色纯度和亮度。
其中，量子点荧光复合技术是目前最为常见的一种方法，可实现对LED的亮度、颜色的调节和优化。
量子点纳米材料的制备及应用研究
量子点纳米材料的制备及应用研究量子点是指尺寸在纳米（nm）级别的微小颗粒，通常由半导体材料制成。
与大尺寸的同种材料相比，量子点具有独特的物理、化学和光学特性。
其可调节的粒径、改善的光传输性能以及优异的表面活性，使得量子点在诸多领域应用有着广泛的前景和重要意义。
一、量子点的制备方法制备量子点的方法有很多，其中最常用的是分子束外延（MBE）和沉淀法。
分子束外延是通过将纯净的材料加热到高温蒸发，生成高能量的原子或分子射向石英基底，经过反应后结合形成量子点。
沉淀法则是在有机物和溶剂的条件下，将金属盐等化学品混合反应形成量子点。
除此之外，还有一些新的制备方法不断涌现，如溶剂热合成、微乳制备、气液界面合成、光化学法等。
这些方法对于量子点的粒径、单粒子荧光强度的可调节、分散性、光稳定性等方面都有着不同程度的影响。
二、量子点的应用领域随着对于纳米材料性能的深入研究，量子点在近年来的应用领域不断扩展。
下面我们重点介绍量子点纳米材料的几个主要应用领域：1、生物标记物量子点由于其可调节的荧光性质、高发光强度和极好的生物相容性被广泛应用于生物成像、生物标记、药物释放等领域。
例如，在癌症诊断领域，通过标记量子点来解决传统荧光染料的发光强度低、光稳定性差等问题，从而实现更精确的癌细胞检测。
2、LED照明量子点在LED照明领域的应用越来越广泛。
它们可以用来调节LED照明的颜色、提高LED的效率、减少能源的消耗、降低成本等。
量子点LED与传统LED 相比，色彩更加真实、更加饱和，同时具备清晰、明亮等特点。
3、太阳能电池量子点在太阳能电池方面的应用也受到很高的关注。
太阳能电池所需的材料具有强烈的吸收能力，而量子点由于其尺寸相对其光学能带而言很小，因此可以同时吸收多个波长的光。
这为太阳能电池的制造提供了更多的方式，其相应的效率也会大大提高。
4、传感器量子点还可以被用于传感器的制造。
以微生物污染传感器为例，量子点的出色独特发光特性可以帮助监测到微生物污染，同时还可以较为准确地检测出一些重要的微生物污染指标。
碳量子点的制备、性能及应用研究进展
碳量子点的制备、性能及应用研究进展一、本文概述随着纳米科技的飞速发展，碳量子点（Carbon Quantum Dots, CQDs）作为一种新兴的碳纳米材料，近年来引起了广泛的关注。
本文旨在全面综述碳量子点的制备技术、物理化学性能及其在各个领域的应用研究进展。
我们将介绍碳量子点的基本结构、性质和制备方法，包括自上而下和自下而上两大类方法。
然后，我们将重点讨论碳量子点在光学、电学、磁学等多方面的性能，并探讨其性能优化策略。
我们将综述碳量子点在生物成像、药物递送、光电器件、环境科学等领域的应用现状和发展前景。
通过本文的阐述，希望能够为碳量子点的进一步研究和应用提供有益的参考。
二、碳量子点的制备方法碳量子点的制备方法多种多样，主要包括自上而下（Top-Down）和自下而上（Bottom-Up）两大类方法。
自上而下法：这种方法通常利用物理或化学手段，将较大的碳材料（如石墨、碳纳米管等）破碎成纳米尺寸的碳量子点。
常见的物理方法包括激光烧蚀、电弧放电和球磨等，而化学方法则主要包括酸氧化、电化学氧化和热处理等。
自上而下法的优点是可以大规模制备，但制备过程中可能会引入杂质，影响碳量子点的纯度和性能。
自下而上法：这种方法则是以小分子为前驱体，通过化学反应或热解等方法，合成出碳量子点。
常见的前驱体包括柠檬酸、葡萄糖、乙二胺等有机物，以及二氧化碳、甲烷等无机物。
自下而上法的优点是可以精确控制碳量子点的尺寸、结构和表面性质，制备出的碳量子点纯度高、性能稳定。
但这种方法通常需要较高的反应温度和较长的反应时间，制备成本较高。
近年来，研究者们还开发了一些新型的制备方法，如微波辅助法、超声法、模板法等。
这些方法结合了自上而下和自下而上的优点，既可以实现大规模制备，又可以精确控制碳量子点的性质。
随着纳米技术的不断发展，研究者们还在探索利用生物方法制备碳量子点，如利用微生物、植物提取物等作为前驱体，通过生物合成的方式制备出具有特殊性能的碳量子点。
量子点材料的制备及应用研究进展
量子点材料的制备及应用研究进展一、本文概述随着纳米科技的飞速发展，量子点材料作为一种重要的纳米材料，其独特的物理和化学性质使其在光电子学、生物医学、能源科学等领域具有广泛的应用前景。
本文旨在全面综述量子点材料的制备技术及其在各领域的应用研究进展。
我们将对量子点材料的基本概念、特性及其分类进行简要介绍。
随后，我们将重点讨论量子点材料的制备方法，包括物理法、化学法以及生物法等，并分析各种方法的优缺点。
在此基础上，我们将深入探讨量子点材料在光电器件、生物医学成像、药物传递、太阳能电池等领域的应用现状和发展趋势。
我们将对量子点材料的研究前景进行展望，以期为推动量子点材料的实际应用提供有益的参考。
二、量子点材料的制备方法量子点材料的制备方法多种多样，根据材料特性和应用需求，研究者们发展出了多种合成策略。
主要包括物理法、化学法以及生物法。
物理法主要是通过物理手段如蒸发冷凝、激光脉冲等在高真空或特殊环境下制备量子点。
这种方法制备的量子点纯度高，但设备成本高，操作复杂，难以实现大规模生产。
化学法是目前应用最广泛的量子点制备方法，主要包括有机金属合成法、水热法、溶胶凝胶法等。
其中，有机金属合成法可以制备出高质量、单分散性的量子点，但其使用的有毒有机溶剂和金属前驱体对环境不友好。
水热法和溶胶凝胶法则相对环保，但制备的量子点尺寸和形貌控制较难。
生物法则是一种新兴的制备方法，利用生物体内的酶或微生物等生物分子作为模板或催化剂，合成量子点。
这种方法绿色环保，但制备的量子点性能通常不如物理法和化学法。
随着纳米技术的不断发展，量子点的制备方法也在不断创新和完善。
未来，研究者们将继续探索更高效、环保、可大规模生产的制备方法，以满足量子点材料在各个领域的应用需求。
三、量子点材料的应用研究进展量子点材料，因其独特的物理和化学性质，如量子尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应等，已在多个领域展现出巨大的应用潜力。
随着科研工作者对量子点材料研究的深入，其应用领域也日渐广泛。
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Ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｉ ｎ ｓ ｎ ｔ ｈ ｅ ｓ ｉ ｓ ａ ｎ ｄ ａ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｄ ｏ ｔ ｓ ｒ ｏ ｒ ｅ ｓ ｓ ｕ ａ ｎ ｔ ｕ ｍ ｙ ｐ ｐ ｐ ｇ ｑ
＊ ，ＷＵ ， ， ，ＱＵ ｉ ｎ ｉ ｎ ｉ ｎ Ｚ ＨＵ Ｚ ｈ ｕ ａ ｎ Ｃ ｈ ａ ｎ ｄ ａ Ｌ ＯＵ Ｔ ｏ ｎ ｆ ａ ｎ ＤＵ Ｘ ｕ ｅ Ｊ ｉ ａ ｎ －ｙ － － －ｐ － ｇ ｇ ｙ ｇ ｇ４］ 首次使用微波辅助法合成量子点 ． 以巯基丙酸为稳定剂 ， 利用微波辅 ＫＯ ＴＶＯ 等 ３ ２ ０ ０ ５年， Ｒ Ｅ Ｎ等３ ［ ［ ［７］ ３ ５］ ３ ６］ ／ ／ ／ ／ 助法合成出来一系列的 Ｃ 等 ｄ Ｔ ｅ 量 子 点 ．利 用 微 波 辅 助 法 ， Ｃ ｄ Ｔ ｅ Ｃ ｄ Ｓ 、 Ｃ ｄ Ｔ ｅ Ｃ ｄ Ｓ Ｚ ｎ Ｓ 、 Ｃ ｄ Ｓ ｅ Ｚ ｎ Ｓ３
７］ 子隧道效应 ［ 如 量 子 产 率 高、 荧 光 寿 命 长、 消 光 系 数 大、 光 耐 受 性 强、 发射 ．量子点表现出独特的光学特性 ， ］ ［０］ ］ ８－９ １ １－１ ３ ， 在生物医学 ［ 光谱窄和激发光谱范围较宽等 ［ ．量子点的制备和应用引起了人们广泛的研究兴趣 １ １ ４］ 和光电子 ［ 领域都拥有广阔的应用前景 ．
１ 量子点的制备
量子点的制备方法有很多种 ， 如电化学沉积法 、 气相沉积法 、 微乳液 法 、 溶 胶 法 等， 其中溶胶法是最常用 的制备方法 ．溶胶法包括有机相合成法和水相合 成 法 ． 水 相 合 成法 又 可 细 分 为传统 水 相法、 水 热 法、 微波辅 助水相法等 ． １． １ 有机相合成法
５ ３ ８
化 学 研 究
２ ０ １ ３年
［９］ 提 出 了 一 种 绿 色 的 合 成 方 法， 他们不用有机膦和空气中敏感的化合物， 进一步改善和简化了 ＹＡＮＧ 等 １ ［ ［１］ ２ ０］ 在有 Ｃ ｄ Ｓ ｅ的合成途径 ． ２ ０ ０ ７ 年， Ｐ Ｒ Ａ ＤＨＡＮ 等 提 出 了 更 加 绿 色 的 合 成 量 子 点 的 方 法 ．后 来 ， ＹＡＮＧ ２ ［２］ ／ 机体系中制备出了发光性能优异的 Ｍ 用橄榄油既作配体又作 ｎ 掺杂的 Ｃ ｄ Ｓ Ｚ ｎ Ｓ 核壳式 量 子 点 ． Ｄ Ａ Ｉ等 ２ ［３］ 溶剂合成了分散性良好的 Ｚ 用液体石蜡替换 Ｔ ｎ Ｓ ｅ量子点和纳米花 ． ２ ０ ０ ９年 Ｄ Ｅ ＮＧ 等 ２ Ｏ Ｐ Ｏ 溶剂合成了
（ Ｃ ｏ ｌ ｌ ｅ ｅ ｏ Ｃ ｈ ｅ ｍ ｉ ｓ ｔ ｒ ａ ｎ ｄ Ｃ ｈ ｅ ｍ ｉ ｃ ａ ｌ Ｅ ｎ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ Ｈ ｅ ｎ ａ ｎ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ Ｋ ａ ｉ ｅ ｎ ７ ５ ０ ０ ４， Ｈ ｅ ｎ ａ ｎ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ） ｇ ｆ ｙ ｇ ｇ， ｙ， ｆ ｇ４
） 合金量子点 ． Ｚ ｎ ｄ Ｓ Ｓ ｅ ０≤ｘ≤１； ０≤ ｙ ≤１ ｘＣ １－ｘ １－ｙ （ ｙ １． ２ 水相合成法 １． ２． １ 传统水相 法
［４］ 首次使用巯基化合物 １ １ ９ ９ ４年， ＶＯ Ｓ Ｓ ＭＥ Ｙ Ｅ Ｒ Ｔ等 ２ ｄ Ｓ 量子 － 硫代甘油为稳定剂在水溶液中合成了 Ｃ ［ ］ ２ ５ ， 点 ．陈启凡等 用传统水相合成法合成了半胱氨酸包覆的 Ｃ ｄ Ｔ ｅ 量子点 并将它用于生物体 Ｄ ＮＡ 的 检测 ． ［６］ ２＋ 以巯基乙酸为稳定剂通过 Ｃ 与Ｎ ＨＡＮＧ 等 ２ ｄ ａ ＨＴ ｅ 在水相中的反应合成出了水溶性量子 点 ． １ ９ ９ ８年 Ｚ ［ ］ ７ 用巯基乙酸为稳定剂制备了 Ｍ 并且研究了不同反应条件对量 ２ ０ ０ ３年， Ｚ ＨＵＡＮＧ 等 ２ ｎ掺杂 Ｚ ｎ Ｓ 量 子 点， ［８］ 在水相中制备 出 不 同 尺 寸 和 组 成 的 Ｃ 子点荧光强度的影响 ． ２ ０ ０ ７年， Ｑ Ｉ ＡＮ 等 ２ ｄ Ｈ Ｔ ｅ量 子 点 ． ２ ０ ０ ９ 年， ｇ ［９］ ／ 在水溶液中制备出了 Ｃ 并将它成功应用于生物成像 ． Ｌ ＡＷ 等 ２ ｄ Ｔ ｅ Ｚ ｎ Ｔ ｅ核壳量子点 ，
一系列的核壳结构的量子点相继被合成出来 ．微波辅助法合成量子点目前已经成为一种发展趋势 ．
２ 量子点的应用
２． １ 量子点在分析检测中的应用 ２． １． １ 测定 金属 离子的 含 量
［８］ 在水介质中合成了巯基乙酸包覆的量子点 ， 进一步采用变性的牛血 清 蛋 白 修 饰 Ｃ Ｘ Ｉ Ａ等３ ｄ Ｓ 量 子 点， ［ ］ ２＋ －９ －１ ３ ９ · 采用荧光猝灭法测定 Ｈ 此方法检出限为 ４． 李梦莹等 用半胱氨酸作修饰剂 ， 水热法 ０×１ ０ ｍ ｏ ｌ Ｌ ． ｇ ， ２＋ 合成 Ｃ 基于荧光猝灭作用 ， 实现了对痕量 Ｈ ｄ Ｓ 量子点 ， ｇ 的定量检测 ． ［０］ ２＋ 开发了 Ｃ 的方法 ．他们用两种不同的稳定 Ｇ Ｅ Ｌ Ｌ Ｓ ＥＭ Ｔ等 ４ ｄ Ｓ ｅ量子点测定 Ｃ ｕ Ｆ Ｅ Ｒ ＮＮ Ｄ Ｅ Ｚ －ＡＲ ２＋ 修饰 Ｃ 发现２ 具有 剂（ ２ ｄ Ｓ ｅ量子点 ， ｄ Ｓ ｅ量子点对 Ｃ ｕ － 巯基乙基磺酸和２ － 巯基乙酸 ） － 巯基乙基磺酸修饰的 Ｃ ［１］ ２＋ · 更高的灵敏度 ， 检出限为 ０． 将合成的 Ｃ ２μ Ｌ－１ ．董海涛等 ４ ｄ Ｔ ｅ 量子点 －铕复合纳米荧光粒子用于 Ｃ ｕ ｇ ２＋ ３＋ ２＋ ３＋ 的测定 ， 实验发现 ， 可使 ＢＨＨＣ 和Ｃ 但Ｃ 对 ＢＨＨＣ 的猝灭程 Ｃ ｕ Ｔ－ Ｅ ｕ ｄ Ｔ ｅ量子点的荧光猝灭 ， ｕ Ｔ－ Ｅ ｕ ２＋ 度较小 ， 纳米粒子中两种荧光物种荧光强度比值随 Ｃ 浓度呈良好的线性关系 ．他们考察了各种金属离子 ｕ ＋ 对复合纳米粒子荧光强度的影响 ， 发现除 Ａ 其他金属离子对纳米粒子的荧光影响均较小 ． ｇ 离子外 ，
（ ） 河南大学 化学化工学院 ， 环境与分析科学研究所 ， 河南 开封 ４ ７ ５ ０ ０ ４
摘 要： 综述了量子点的制备方法以及在分析检测 、 生物 、 药学 、 光电器材 、 指 纹 显 现 等 领 域 的 应 用 ．指 出 量 子 点 是一种新型的荧光纳米材料 ， 因其具有独特的光电性质 而 引 起 了 广 泛 的 关 注 ； 并就它的发展方向及应用前景进 行了展望 ． 关键词 ： 量子点 ； 制备 ； 应用 ； 研究进展 中图分类号 ： Ｏ ６ ２ １． ２ ２ 文献标志码 ： Ａ （ ） 文章编号 ： １ ０ ０ ８－１ ０ １ １ ２ ０ １ ３ ０ ５－０ ５ ３ ７－０ ５
［５］ 早期的量子点合成通常是采用 有 机 相 合 成 法 ． 在有机相中合成出 了 质 量 好、 发光 １ ９ ９ ０ 年， Ｂ ＲＵ Ｓ等 １ ［６］ （ 、 、 效率高的 Ｃ 通过有机金属前驱体 Ｃ ｄ Ｓ ｅ量子点 ． １ ９ ９ ３ 年， ＭＵＲ Ｒ ＡＹ 等 １ ｄ ＣＨ３ ） Ｓ ｅ Ｔ ｅ等 前 驱 体 在 ２和 Ｓ ［７］ ， ） 三辛基氧膦 （ 溶剂中反应 ， 直接合成高质量的 Ｃ 量子点 ． 对传统 Ｔ Ｏ Ｐ Ｏ） ｄ Ｅ（ Ｅ＝Ｓ， Ｓ ｅ Ｔ ｅ ２ ０ ０ １年， Ｐ Ｅ ＮＧ １
有机相合成法进行改进 ， 用金属氧化物 Ｃ 一步合成了 Ｃ ｄ Ｏ 代替有毒的有机镉金属化合物作为反应前体 ， ｄ Ｓ，
８ ， 他 又 提 出 非 络 合 溶 剂 合 成 方 法， 大大降低了量子点合成的难度 １ Ｃ ｄ Ｓ ｅ Ｃ ｄ Ｔ ｅ量子点 ．随 后 ， ． ２ ０ ０ ５ 年， ［ ］
收稿日期 ： ２ ０ １ ３－０ ４－０ １． ） 基金项目 ： 河南省教育厅自然科学研究计划项目 （ １ ３ Ａ １ ５ ０ ０ ７ ７ ． ， ： 作者简介 ： 朱专赢 （ 男， 硕士 ， 研究方向为光化学分析 ．＊ 通讯联系人 ， ｕ １ ９ ８ ７－ ） Ｅ－ｍ ａ ｉ ｌ ｅ ｎ ｕ． ｅ ｄ ｕ． ｃ ｎ． ＠ｈ ｑ ｊ ｙ
１． ２． ２ 水热 法
［０］ ３ １］ 利用水热法合成了 Ｃ 并对各个反应条件进行了研究 ．ＭＡＯ 等 ［ ２ ０ ０ ３年， Ｚ ＨＡＮＧ 等 ３ ｄ Ｔ ｅ纳米粒子 ， 采用水热法以巯 基 丙 酸 作 稳 定 剂 一 步 合 成 Ｃ 并 用 于 生 物 成 像 方 面 的 研 究． ｄ Ｔ ｅ Ｓ 合 金 量 子 点， ２ ０ ０ ９ 年， ［２］ ／ 以Ｎ Ｚ ＨＡＯ 等 ３ Ｌ－半胱氨酸作为稳定剂合成了核壳结构的 Ｃ ｄ Ｔ ｅ Ｃ ｄ Ｓ 量子点 ． － 乙酰 －
DOI:10.14002/j.hxya.2013.05.015
第２ ４卷 第５期 ２ ０ １ ３年９月 化 学 研 究 ＣＨＥＭ Ｉ Ｃ Ａ Ｌ Ｒ Ｅ Ｓ Ｅ Ａ Ｒ ＣＨ 中国科技核心期刊 ｈ ｘ ｅ ｎ ｕ ． ｅ ｄ ｕ ． ｃ ｎ ＠ｈ ｙ ｊ
量子点的制备及应用研究进展
朱专赢 ， 吴昌达 ， 娄童芳 ， 杜学萍 ， 屈建莹 ＊
ｉ ｖ ｅ ｎ ｕ ａ ｎ ｔ ｕ ｍ Ａ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ： Ａ ｒ ｅ ｖ ｉ ｅ ｗ ｉ ｓ ａ ｂ ｏ ｕ ｔ ｔ ｈ ｅ ｓ ｎ ｔ ｈ ｅ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ ｄ ｏ ｔ ｓ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｉ ｒ ａ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ ａ ｎ ａ ｌ － ｇ ｑ ｙ ｐ ｐ ｙ ， ， ， ｈ ａ ｒ ｍ ａ ｃ ｏ ｉ ｎ ｔ ｅ ｄ ｓ ｉ ｓ ａ ｎ ｄ ｄ ｅ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｂ ｉ ｏ ｌ ｏ ｏ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｄ ｅ ｖ ｉ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ ｆ ｉ ｎ ｅ ｒ ｒ ｉ ｎ ｔ ｃ ｏ ｌ ｌ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ． Ｉ ｔ ｉ ｓ ｏ ｕ ｔ ｐ ｙ ｐ ｇ ｙ ｐ ｇ ｐ ， ｕ ａ ｎ ｔ ｕ ｍ ｄ ｏ ｔ ｓ ａ ｒ ｅ ａ ｎ ｅ ｗ ｋ ｉ ｎ ｄ ｏ ｆ ｆ ｌ ｕ ｏ ｒ ｅ ｓ ｃ ｅ ｎ ｃ ｅ ｎ ａ ｎ ｏ ｍ ａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ｓ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ａ ｒ ｅ ｄ ｒ ａ ｗ ｉ ｎ ａｇ ｒ ｅ ａ ｔ ｔ ｈ ａ ｔ ｑ ｙ ｇ ， ｄ ｅ ａ ｌ ｏ ｆ ａ ｔ ｔ ｅ ｎ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｗ ｉ ｎ ｔ ｏ ｔ ｈ ｅ ｉ ｒ ｕ ｎ ｉ ｕ ｅ ｏ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ａ ｎ ｄ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ ｒ ｏ ｅ ｒ ｔ ｉ ｅ ｓ ．Ｍ ｏ ｒ ｅ ｏ ｖ ｅ ｒｓ ｕ ｅ ｓ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｇ ｑ ｐ ｐ ｐ ｇ ｇ ｒ ｏ ｖ ｉ ｄ ｅ ｄ ｒ ｏ ｓ ｅ ｃ ｔ ｕ ａ ｎ ｔ ｕ ｍ ａ ｒ ｅ ａ ｌ ｓ ｏ ａ ｂ ｏ ｕ ｔ ｔ ｈ ｅ ｄ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｍ ｅ ｎ ｔ ｔ ｒ ｅ ｎ ｄ ａ ｎ ｄ ａ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｄ ｏ ｔ ｓ ． ｐ ｐ ｐ ｑ ｐ ｐ ｐ ： ； ； ； Ｋ ｅ ｗ ｏ ｒ ｄ ｓｑ ｕ ａ ｎ ｔ ｕ ｍ ｄ ｏ ｔ ｓ ｐ ｒ ｅ ａ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｒ ｏ ｒ ｅ ｓ ｓ ｐ ｐ ｐ ｐ ｇ ｙ ） 又称半导体纳米晶 ， 是一种由 Ⅱ － Ⅵ 族或 Ⅲ － Ⅴ 族元 素 组 成 的 纳 米 颗 粒 ，直 径 约 １～１ Ｑ Ｄ ｓ ０ ０ 量子点 （ ［ ］ ［ ［ ［ １－３ ４］ ５］ ６］ ， 、 、 由于 具有较小的尺寸 使其具有特殊的小尺寸效应 表面效应 量子尺寸效应 及宏观量 ｎ ｍ ． Ｑ Ｄ ｓ