《半導體納米晶表面有機配體界面效應的研究》是依託中國科學院大學，由劉薇擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：半導體納米晶表面有機配體界面效應的研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：劉薇
- 依託單位：中國科學院大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
半導體納米顆粒的獨特光學和電學性質使其在光電器件、發光材料及生物螢光探針等領域具有廣泛的套用前景。大量實驗研究表明，納米晶體的性質不僅是量子尺寸效應的體現，並且顯著地依賴於納米粒子的表面狀態 -即納米晶表面配體分子的種類、數目、以及吸附位點。納米顆粒的表面配位化學直接影響到這些材料的工業套用和生物學效應。本研究擬使用脈衝多維核磁共振技術，結合探針分子紅外技術、紫外/螢光光譜、以及電化學方法研究羧酸類和胺類配體分子在具有重要功能特性的半導體納米顆粒（如CdSe、TiO2）表面的吸附狀態、不同配體間的吸附交換動力學過程、以及對納米顆粒不同晶面的鈍化效果，定量測定配體分子在納米顆粒表面的吸附能、以及與納米顆粒粒徑的對應關係。希望通過此項研究對配體分子與納米顆粒表面的作用機理給予直接的實驗表征，推動納米材料的可控合成理論和表/界面性質研究的發展。
結題摘要
半導體納米晶表面有機配體在納米材料的控制製備及其性能開發方面具有重要作用。本項目研究中，我們以具有重要功能套用背景的CdSe量子點和Ag2S/Ag異質結納米結構為例，系統研究了納米材料表面有機配體分子的種類、表面覆蓋度、吸附結構等對材料的合成及發光、催化等物理化學性質的影響。在CdSe量子點體系研究中，通過高溫注入法合成了尺寸均一、分散性能良好的CdSe量子點，利用超聲熱交換法，將含有羧基二茂鐵的有機配體分子取代吸附於量子點表面。紅外光譜、紫外光譜及脈衝多維核磁共振技術研究表明，羧基二茂鐵的表面覆蓋度與交換時間以及分子中所含羧基數目有關，羧基二茂鐵取代CdSe量子點表面原配體分子後，造成量子點發光效率下降，螢光淬滅程度與二茂鐵分子表面覆蓋度及分子的種類和結構有關。結合電化學及瞬態時間分辨螢光光譜，我們提出二茂鐵配體分子與激發態的CdSe量子點的電荷轉移造成量子點發光性能下降，有機配體分子在量子點表面的空間構型會進一步影響電荷轉移速率。在Ag2S/Ag異質納米結構研究中，我們通過調節反應時間、前驅體濃度、表面活性劑用量等反應條件利用簡單的“一鍋法”成功製備了水溶性的Ag2S/Ag異質納米結構。利用透射電鏡和紫外可見光譜研究了不同反應時間的中間態，提出異質結結構的形成機理。通過調節表面活性劑的種類及用量，我們可控地製備了空心及實心的Ag2S/Ag異質納米結構。基於界面協同效應，Ag2S/Ag異質納米結構材料與尺寸相似的半導體Ag2S和Ag納米粒子相比，在紫外燈照射下，異質結結構表現出了對大腸桿菌更優良的抗菌效果。我們進一步地將相關研究擴展到金屬納米材料體系，通過配體調控控制合成了不同尺寸及形貌的金、鈀納米材料。相關的研究對配體分子與納米顆粒表面的作用機理給予了直接的實驗表征，有助於納米材料的可控合成理論和表/界面性質研究的發展。
