水热法合成AgInS2量子点及其荧光性能研究

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1、分类号学校代码10408密级研究生学号1520021006硕士学位论文水热法合成AgInS2量子点及其荧光性能研究StudyontheHydrothermalSynthesisandFluorescencePropertiesofAgInS2QuantumDots学位申请人胡晓博导师姓名及职称江莞教授第二导师陈婷副教授专业名称材料科学与工程研究方向荧光材料所在学院材料科学与工程学院论文提交日期2018.06景德镇陶瓷大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何

2、其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：年月日硕士学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权景德镇陶瓷大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密□。（请在以上相应方框内打“√”）作者签名：日期：年月

3、日导师签名：日期：年月日摘要半导体量子点因其特殊的光电性能，在发光器件、太阳能电池和生物成像等领域引起了广泛关注。AgInS2（AIS）三元量子点是一种新型绿色环保的荧光材料，由于不含有毒的重金属离子，同时还具有发射谱可调性好、Stokes位移大、荧光寿命长等优势，有望代替传统的二元量子点，在商业领域具有广阔的应用前景。然而，目前大部分AIS量子点是在有机相中合成的，合成过程中需要消耗大量的有机溶剂，还需要高温、惰性气氛等严苛的实验条件。因此，直接在水相中合成AIS量子点是解决上述问题的有效途径，但水相合成的反应温度较低，合成的AIS量子点结晶度较差，导致其荧光性能

4、无法满足实际应用的需要。因此，如何在水相中制备高质量的AIS量子点成为目前亟待解决的重要问题。本文以AgNO3、In(NO3)3·4.5H2O和Na2S·9H2O为原料，谷胱甘肽（GSH）和柠檬酸钠（SC）为双配体，采用水热法制备了分散性好、结晶度高的AIS量子点。随后，通过水热法在量子点表面外延生长ZnS壳层形成AgInS2/ZnS（AIS/ZnS）核/壳结构量子点，并通过XRD、TEM、UV-Vis、PL等表征手段，系统研究了各实验参数对量子点物相、形貌和荧光性能的影响。实验结果表明：通过绿色、简便的水热法可以制备出四方相AIS量子点，其粒径约为3~5nm，并且

5、具有较好的分散性。提高水热反应温度和延长反应时间有利于量子点的发育和生长，提高量子点的结晶度，抑制非辐射复合缺陷的形成，从而显著提高量子点的发光强度，同时量子点的粒径逐渐增大，导致其发光峰位逐渐红移。GSH和SC主要通过功能基团–SH、–NHR、–OH、-–COO与量子点结合，可有效地钝化量子点的表面缺陷，有利于其荧光性能的提高。减小Ag/In和AgIn/S比例可以显著提高量子点的发光强度，同时还拓宽了量子点发射峰的可调范围，其中心位置覆盖650.0~575.0nm。当Ag/In=1:4时，AIS量子点的量子产率高达21.6%，荧光寿命长达414.9ns。在此基础上

6、，通过水热法制备了AIS/ZnS核/壳结构量子点。外延生长ZnS壳层可有效钝化量子点的表面态，提高量子点的荧光性能，同时发光峰位从592.5nm蓝移至570.3nm，进一步提高了量子点荧光性能的可调性。然而，过厚的ZnS壳层会引起非辐射复合效应增强，造成量子点发光强度的下降。与AIS量子点相比，AIS/ZnS核/壳结构量子点的发光强度显著提高，当AgIn/Zn=1:2.5时，最高量子产率提升至45.6%，最长荧光寿命增加至482.2ns。该方法为高质量水溶性多元量子点的制备提供了可行途径。关键词：银铟硫量子点水热法配体核壳结构荧光性能IAbstractSemicon

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