水溶性ZnS量子点的制备及光学性质研究开题报告

 2020-02-10 10:02

1. 研究目的与意义(文献综述)

半导体量子点又称半导体纳米颗粒或者半导体纳米晶(quantum dots,qds),是一种零维纳米材料,其尺寸介于1-10nm。它通常是由无机核以及包裹在核表面的有机分子(也叫配体)所构成[1]。对于量子点来说,当其尺寸小于激子波尔半径时[2],材料的行为呈现出量子特性,材料的结构和性质也将会发生从宏观到微观的改变。

zns是宽禁带直接半导体(闪锌矿结构eg=3.54ev,纤锌矿结构eg=3.91ev),具有高电化学稳定性,高电子迁移率以及无毒等特性[3,4]。zns具有闪锌矿和纤锌矿两种结构[5,6,7,8]。其中纤锌矿,特别是纳米晶,是一种非常有吸引力的光学材料[2]。有量子点的制备方法大体分为两种:有机相高温合成法[9]和水相合成法[10,11]。水相合成法相比于有机高温合成法,具有操作简单、反应条件温和、安全性高和成本低的优点,并且合成的量子点材料可以直接溶于水且一般带有特征官能团,有利于开展应用[12]。早在1996年,meller等人就首次以含巯基的化合物作为稳定剂在水相中合成了cdte量子点[13]

荧光成像技术作为观测细胞形态、结构和生命现象的有力工具,在生物学和医学方面都得到了广泛的应用[14,15,16,17,18,19]荧光探针是用来进行生物标本特定区域内定位或特定刺激反应的荧光团,可以高度敏感性和选择性的检测复杂生物分子及活细胞中的特定成分。相对于常规荧光成像技术,荧光探针在近红外光区,生物集体光吸收或荧光强度很小,且致密介质(如组织)的光散射明显降低,激发光的穿透性更强,故自发荧光的背景干扰显著降低。荧光探针由于其特殊的光物理和光化学特性 而具有灵敏度高、动态响应范围宽的优点 .且其测定条件适宜生命体的生理环境而被广泛地应用于生命科学研究领域[20].

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2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

1、文献调研,了解国内外相关研究概况和发展趋势,了解选题与社会、健康、安全、成本以及环境等因素的关系;

2、采用生物小分子(谷胱甘肽或卡托普利等)作为配体,醋酸锌作为zn源,na2s作为硫源采用一锅法制备粒径小于5nm的水溶性zns量子点,通过正交实验优化zns量子点的制备条件,具体包括反应原料的配比、反应温度、溶液ph等;

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3. 研究计划与安排

第1-3周:查阅相关文献资料,完成英文翻译。明确研究内容,了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案,并完成开题报告。

第4-8周:按照设计方案,采用生物小分子(谷胱甘肽或卡托普利等)作为配体,醋酸锌作为zn源,na2s作为硫源采用一锅法制备粒径小于5nm的水溶性zns量子点;通过正交实验优化zns量子点的制备条件,具体包括反应原料的配比、反应温度、溶液ph等。

第9-12周:采用紫外-可见(uv-vis)吸收光谱、傅里叶红外光谱(ft-ir)、紫外-可见-近红外荧光光谱表征zns量子点的光学性质;采用高分辨透射电子显微镜(hr-tem)、x射线晶体衍射(xrd)和动态光散射(dls)表征zns量子点的结构和粒径;通过细胞实验研究zns量子点的细胞毒性;

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4. 参考文献(12篇以上)

[1] 穆亲. 量子点荧光探针的设计及检测应用[d]. 上海:华东理工大学研究生院 2014,1-2.

[2] ashish tiwari,s.j.dhoble.stablization of zns nanoparticles by polymeric matrices: syntheses, opticalproperties and recent applications. rsc advances. 2016, 6:64400~64420

[3] a.manikandan,j, judithvijaya, c. ragupathi, l. john kennedy, optical properties and dye-sensitizedsolar cell applications of zno nanostructures prepared by microwave combustionsynthesis, j. nanosci. nanotechnol. 2014. 14:2584

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