CdS：Co掺杂量子点的合成与表征

口试剂． 本实验使用的去离子水． 上 海新 仪 微 波化 学 科 技 有 限 公 司 ＭＡ — ＳＴ ｌ型
微 波反 应 器 ； 国 Ｐｒｉ Ｅｍ ｒ公 司 Ｌ ５ 美 ｅｋ ｌｅ ｎ Ｓ５型 荧
燥后用于 ｘ 射线衍射（ Ｒ ） － Ｘ Ｄ 测试． 量子产率的测 定 以罗丹 明 ６ Ｇ的 乙醇 溶 液 为 参 比溶 液 （ 子 产 量
溶液 中加 入丙 酮 ， 离心 分离 领子 点 ， 温 避光 干 并 室
氯 化镉 （ ｄ １，８ ） 氯化 钴 （ ｏ Ｉ，９ ） Ｃ Ｃ２９ ％ ， Ｃ Ｃ２９ ％ ，
硫化钠 （ ａＳ ９ ％） 氢 氧化钠 （ ａ Ｈ，６ 分 Ｎ ，７ ， Ｎ Ｏ ９ ％）
析纯； 高纯 氮气 （９ ９９ ） 巯基 丙 酸 （９ ） 进 ９ ．９ ％ ； ９％ ，
收峰和荧光发射峰都相应地发生 了红 移． 通过 ｘ射线 衍射 和高分辨投射 电镜表征发现 ， 掺杂后的晶体依
然 为立体闪锌矿结构 ， 并且 具有量子点 的晶体特征 ； 经过紫外 吸收 和荧 光光谱 表征 发现 ， Ｃ Ｓ量 子点 与 ｄ 相比 ， 了荧光光谱 的发射 峰范围扩宽 了 ５ ｍ， 光稳定 性和化学稳定性得到 了很大 的提高． 除 ０ｎ 荧
１９ （ ８ ） ２ ｌ ． ９ ８ ２ １ ：０ ３
利用微波辐射促进离子扩散的方法 ， 在水相 中成功的合成出了掺杂离子主要分布在量子点 中 心位置的 Ｃ Ｓ Ｃ 量子点． ｄ ：ｏ 该方法制备的掺杂量 子点的荧光发射波长可以在 ５ ０ ６０ｎｌ ２ — ２ ｌ 内进行 ／ 调节 ， 由于避免了掺杂离子 吸附在量子点表面导
关 键 词 ： ｄ Ｃ ； 子点 ； Ｃ Ｓ： ｏ量 掺杂 ； 微波
文 献标 志 码 ： Ａ 中 图分 类 号 ： ７ Ｏ４ １
量子 点 由于其 独 特 的随着 粒径 大小 而 改变 的 光 电特性 ， 泛地 应用 于发 光二 极 管 、 光 器和生 广 激
附带 ｘ 射线能量散射分析仪． 一 １２ Ｇ ． ｏ掺 杂 Ｇ Ｓ量 子点 的合成 ｄ
是 由于 强光 能钝 化 量 子 点 表 面 ， 减少 表 面 的 了非
左右．
参考文献 ：
［ ］ Ｚ ａ ，ａ ｅｋｒ Ｍｕｒ ｅ ａ． ａｏＬｔ Ｊ ． １ ｈｏ Ｂ ｒ ｅｅ Ａ， ｎｏＡ Ｍ，ｔ １Ｎ ｎ ｅｔ ］ Ｊ ｄ Ｊ ［
２０ （ ）４ ３ ６ ． ０ ６ ６ ：６ ４ ４
会在量子点的禁带中引入掺杂原子能 子 反应 生 成硫 化钴 晶 核 ， 表 面会 附伽 量 的硫 ｌ 属离子后 ， 其 吸 大 姗 蝴 莠 ｛ 善 面的硫反应生成硫化镉并包 覆在硫 化钻 的表 面． 生成的晶核在微波作 用下 ， 钴离子与镉离子在界 面处 相互 扩散 ， 同时 溶 液 中含 有 的 镉 和 硫 单 体不
２ 结果与讨论
金属 离子 的 扩散 需 要 在 较 高 的 温 度 下 进 行 ，
而微波独特的电磁效应能大大提高金属离子的反 应活性 ， 使得金属离子的扩散能够在较低 的温度
收稿 日期 ：０ １０ － ２１－ ０ ６ ３ 作者简 介 ： 刘 岩（ ９８ ） 女 ， １７ ． ， 吉林松原人 ， 吉林化 工学 院讲师 ， 主要从事分析化学方面及实验教学研 究工作 通信 作者 ： 娄大伟 ，— ａ ： ｕ ｌ ｔｅｕ ｃ ． Ｅ ｍ ｉ ｌ ＠ｊｃ．ｄ ．ａ ｌｏ ｉ
如图 １ 所示 ， 我们可 以确定这种方法制备 的 量子 点具 有 立方 闪 锌 矿 结 构 Ｊ同 时衍 射 峰 的宽 ， 化说明量子点的粒径非常小． 另外 ， Ｔ Ｍ照片 ， 从 Ｅ 如图 ２ 所示可以发现 ， 量子点外观 呈球形 并且具 有 良好的分散性 ， 大小为 ２ ３ｎ 粒 度分布约 为 ． ｍ，
表面， 与巯基 配 体发 生氧 化还 原反应 ， 而 大大 降 从
吉
林
化
工
学
院
学
报
２１ ０ １年
低量子点的荧光强度和稳定性 ． 本文所采用的
方法可以使掺杂离子在强光照射条件下 ， ｄ ： ｏ Ｃ Ｓ Ｃ 量子点的荧光强度逐渐上升 ， 在光照 ｌ ｈ以后 ， 荧 光强 度 比光 照 前 提 高 １％ 左 右 ， 图 ４所 示 ， ２ 如 这
荧 光是 一致 的．
一 日一皇一 ｌ一 ． 薯 ｕ
善
图 ２ Ｃｄ Ｃ Ｓ： ｏ量子点 的 Ｔ Ｍ、 Ｔ Ｍ照 片 Ｅ ＨＲ Ｅ
和 粒 度 分 布 统 计 结 果
ＰＬ
随着微波辐射时间的延长 ， 量子点 的紫外 可 见吸收峰波长和荧光发射峰波长都逐渐 的红移 ， 如图 ３ 所示 ， 这说 明量子点在微波作用下不断 的 生长． 而且 Ｃ Ｓ： ｏ 子点 的吸收峰位相对于体 ｄ Ｃ量 相材料都发生了蓝移 ， 这也说 明量 子点具有很小 的体 积 ．
在 ４０ｍ ０ Ｌ水完全溶解 １ ｍｏＣ Ｃ２ ２５ｍ ｏ ｌ ｄ １ ． ｍ ｌ ｍ 和
物标记¨ 但是不可避免 的 ， 引． 量子点还是存在一 些显著的缺点 ， 例如 ： 猝灭现象 ， 自 宽禁带量子点 的光电性质可调范围窄等． 近年来 ， 过渡金属离子 掺杂的量子点不仅具备 量子点本身 的光 电特性 ， 而且在一定程度上 可 以克服 了本体 量子点 的缺 点 ， 外 ， 过 掺 杂 可 以在 量 子 点 中 引 入 掺 杂 能 另 通 级， 从而可以在不改变量子点大小的前提下对调
２ ． ％． Ｒ Ｅ 照 片 中 可 以 观 察 到 清 晰 的 晶 格 ９４ Ｈ Ｔ Ｍ 线， 同时 衍射 花 纹 的 出 现说 明这 种 方 法 制 备 的量 子点 具 有完 整 的晶体 结 构．
Ｗ ａ ｅ ｅ ｇｈ ｎｎ ｖ ｌｎ ｔ／ ｌ
图 ３ Ｃ Ｓ： ｏ量 子点的吸收光谱和荧光光谱 ｄ Ｃ 随辐射 时间的变 化图
断 的供 给硫化 镉 的 生 长 ， 终 得 到 钴 离 子 主要 分 最 布在 中心 位置 的 Ｃ Ｓ： ｏ 子点 ． ｄ Ｃ量
（ ２ ， ＜ ０ ｍ） 而用本方法制备出的 Ｃ Ｓ Ｃ 量子点 ｎ ｄ ：ｏ
的荧 光发射 波 长可 以在 ５ ０—６０ｎ 之 间 连续 调 ２ １ ｍ 节 ． 这 种 合 成 方 法 中， ｏ的掺 杂 量 要 远 远 大 于 在 Ｃ
节 其性 质 Ｊ ．
Ｍ Ａ， Ｐ 然后用 １ ｏ ・ Ｎ Ｏ ｌ Ｌ ａ Ｈ调节溶液的 ｐ ｍ Ｈ值 在８ ９ ～ 之间， 搅拌均匀后得到溶液 Ｉ ． 另外在 １ Ｌ ０ ｍ ０ 水 中加入 ５ｍ ．１ ｌ・ 的 Ｃ Ｃ２ Ｌ０Ｏ ｍｏ Ｌ ｏ １溶液 ， 氮 通
气脱 氧 防 止 Ｃ 被 氧 化 成 Ｃ ¨ ，０ｍｎ 加 人 ０ ０ ３ ｉ后 １２ ｎｌ Ａ 并用 ｌｍ ｌ・ Ｎ Ｏ 调 节 溶 液 ．５ｔ ｏ ＭＰ ｕ ｏ Ｌ ａＨ
第２ 卷 ８
第７ 期
吉 林 化 工 学 院 学 报
Ｊ ＵＲ Ａ ＦＪＬＮ ＩＳ ＩＵ ＦＣ Ｍ Ｃ ＬＴ Ｃ Ｎ Ｏ Ｙ Ｏ Ｎ ＬＯ ＩＩ Ｎ ＴＴ ＴＥＯ ＨＥ Ｉ Ａ Ｅ Ｈ ＯＬ Ｇ
Ｖｏ ＿ ８ Ｎｏ ７ ｌ２ ．
２ １ ７月 ０ １年
Ｊ１ ２ １ ｕ． ０１
辐射复合中心 ， 从而提高量子点的量子产率．
［ ］ Ｋｉｏ ， ｉ ａｏｓｙＡ Ａ， ｕｓｅ ａ．ｃ ｎｅ Ｊ ． ２ ｌ ｖＶ ＩＭ ｋ ｉｖｋ Ｘ ，ｔ １Ｓｉ ｃ ［ ］ ｍ ｈｌ ｅ
３ 结
论
２０ （ ９ ） ３４ ０ ０ ２０ ：１ ．
［ ］ Ｂｕ ｈｚＪ Ｍ， ｏ ｎ ｅＭ， ｉ Ｐ，ｔａ Ｓ ｉ ｃ ［ ］ ３ ｒｃｅ ｒ Ｍ ｒ ｎ Ｇｎ ｅ １ ｃ ｎｅ Ｊ ． ｏ ． ｅ
量子产率和稳定性是衡量量子点质量的两个 重要因素 ， 本方法制备 的 Ｃ Ｓ： ｏ ｄ Ｃ 量子点 的荧光
量 子产 率 随着 发射 峰波 长 的增 加 先上 升后 下 降如
图４所 示 ， 最大 值 出现 在 ５０ｎ 左右 ， 为 其 ５ ｍ 约 ３％ ， ０ 这与以往 报道 ｃ 掺 杂 Ｃ Ｓ量子点 发黄色 ｏ ｄ
致 的氧化 还原 反 应 ， 而 提 高 了 Ｃ Ｓ： ｏ量 子 点 从 ｄ Ｃ
［ ］ Ｎ ｒｓＤ Ｊ Ｅｒ ， ｒ ｉ Ｓｃ，ｔ １Ｓ ｉ ｃ ［ ］ ４ ｏ ｉ ， ｆ ｓＡ Ｌ Ｅ ｗｎ ｅ ａ ｃ ｅ ｅ Ｊ ． ｒ ｏ ． ｎ
２０ ，１ （ ８ １ ：７６ １７ ． ０ ８ ３９ ５ ７ ） １７ －７ ９
率为 ９％） ５ ．
磷 发 光 分光 光度 计 ； 日本 Ｓ ｉａｚ ｈ ｄｕ公 司 ｍ Ｕ －５ Ｖ２ ０型紫外． ４ 可见光光谱仪 ； 德国 Ｂｕｅ Ａ Ｓ ｒ ｒ Ｘ 公 ｋ 司 Ｉ （５型 Ｘ射线粉末衍射仪（ ）Ｘ ５） ． 操作管压 ４ ； ０ Ｖ 管 ｋ
流 ３ ； ｕ １ Ａ＝０ ５ ８４６ｎ ； 国 Ｆ Ｉ ０Ｉ Ｃ ｌ ， ． １ １ ｍ） 美 Ｅ Ｔ ｃａ Ｇ ０透 射 电子 显微 镜 （ 作 电压 ２０ｋ ， ｅｎｉ ２ 操 ０ Ｖ）
以往的报道 ， 因此 ｃ 通过扩 散参与 晶体的形成 ， ｏ 使量子点的晶格发生畸变， 导致量子点 的禁带宽 度发生变化 ， 其荧光发生峰从而能够在一个 比较 大的波长范围内进行调节．
１ Ｏ
２ ０
３ ０
４ ｏ
５ ｏ
６ ０
２ ／ ａ。
图 １ Ｃｄ Ｃｏ量子点 的 Ｘ Ｉ Ｓ： Ｆ Ｄ和 Ｓ Ｅ Ａ Ｄ衍射图
图 ４ Ｃ ￥： ｏ量 子 点 荧 光 量 子 产 率 和 光 漂 白 图 ｄ Ｃ
在 以报道的合成掺杂量子点的方法 中， 如果 按将掺百度文库离子和镉离子混合后加入硫源的方法来 制备掺杂量子点 ， 由于掺杂 离子很难参 与晶体 的 形成 ， 后 导致 大 部 分掺 杂 离子 吸 附 在 量子 点 的 最
第 ７期
刘
岩 ， ：ｄ ：Ｃ 等 Ｃ Ｓ ｏ掺杂量子点的合成与表征
２ ５
下 进行 ． 合成 过程 中 ， 离子 首先 与过 量 的硫 离 在 钴 离 子． 加入 到镉 离 子溶 液 中后 ， 离 子会 与 晶核表 镉
在 以往 的报道 中 Ｊ在 量 子点 中掺 杂 其 他 金 ， 级 ， 此荧 光发 射 峰 的 波 长 主 要 由掺 杂 原 子 的能 因 级 来 决 定 ， 能 在 很 小 的 范 围 内 进 行 调 节 只
ｐ Ｈ在 ８ ９之间， — 在搅拌条件下加Ａ０ ２ ｏ ・ ． ｌ Ｌ ｍ
Ｎ ａＳ溶液 １ ． 搅拌 均匀后 迅速 加 入溶 液 Ｉ并 剧 ｍＬ ，
烈搅拌 ３ ｉ 得到 Ｃ Ｓ Ｃ ０ｒｎ ａ ｄ ： ｏ量子点前驱体溶液．
１ 实验部分
１ １ 试 剂 与仪 器 ．
将前驱体溶液防止在微 波炉 中，０ 加热 ５０Ｗ 回流一定时间后取 出冷却至室温就得到 Ｃ Ｓ Ｃ ｄ ：ｏ 量子 点溶 液 ． 所 有 的测 试均 在 室 温 条 件 下进 行 ． 量 子 点 在
［ ］ Ｍ ｒｙ ，ｏｉＤＪ ａｅｄＭＧ ｅａ Ｃｅ ． Ｊ． ５ ｕａ ＣＢＮｒｓ ， ｗｎｉ ， ．ｈｍｓ ］ ｒ ｒ Ｂ ｔ１
文章编号 ：０７２ ５ （０ １ ０ －０４０ １０ － ３ ２ １ ）７０ ２ －３ ８
Ｃ Ｓ： ｏ掺 杂量 子 点 的合 成 与表 征 ｄ Ｇ
刘 岩 ， 大伟 ， 娄 金 丽， 祝 波， 任 红， 王悦虹
（ 吉林化工学院 化学 与制药工程学院 ，吉林 吉林 １２ ２ ） ３ ０ ２
摘要 ： 通过微波辐射技术 ， 过度金属钴离子可 以成功地掺杂到 Ｃ Ｓ量 子点 内部． ｄ 由于钴离 子 占据 了量 子 点 的中心位置 ， 随着辐 射时间的增加 ， 离子逐渐向外渗透扩散 ， 随此过 程 ， 钴 伴 掺杂后 的量 子点的紫外 吸