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形貌可控氧化锌硫化镉量子点的制备及性能研究
形貌可控氧化锌硫化镉量子点的制备及性能研究
摘要:
氧化锌硫化镉量子点（ZnO/CdSQDs）是一种新型的半导体材料，具有优异的光电性能和应用潜力。本研究通过简单的湿化学合成方法制备了形貌可控的ZnO/CdSQDs，并对其光电性能进行了研究。通过调控反应温度和时间，可以有效地控制ZnO/CdSQDs的大小和形貌。实验结果表明，所制备的ZnO/CdSQDs具有典型的量子大小效应，并且具有优异的光吸收和光致发光性能。此外，ZnO/CdSQDs的光电导特性也得到了研究。本研究为进一步开发ZnO/CdSQDs的应用提供了重要的基础。
关键词：氧化锌硫化镉量子点，形貌可控，合成方法，光电性能
1.引言
氧化锌硫化镉量子点作为一种新型的半导体材料，已经引起了广泛的研究兴趣。它具有优异的光电性能，如高光吸收和光致发光效果，因此在光电子学、光催化和生物医学等领域具有重要的应用潜力。然而，目前对于制备ZnO/CdSQDs的形貌控制和光电性能的研究还比较有限。因此，进一步研究形貌可控的ZnO/CdSQDs的制备方法和光电性能对于深入了解其性质和应用具有重要意义。
2.实验部分
2.1材料与仪器
实验中所用的材料有氯化锌（ZnCl2）、硫化钠（Na2S）、硝酸镉（Cd(NO3)2）、乙二醇、无水乙醇等。实验过程中使用的仪器主要有热解反应器、紫外可见光谱仪、扫描电子显微镜等。
2.2ZnO/CdSQDs的制备
首先，在无水乙醇中将ZnCl2完全溶解，得到透明的锌溶液。然后，将锌溶液放置在热解反应器中，加热至80°C，并搅拌均匀。在搅拌的同时，向反应器中加入适量的乙二醇和Cd(NO3)2溶液，并继续加热反应器。最后，在适当的时间后，停止加热，冷却至室温。所得沉淀经过洗涤和离心处理后，即可得到形貌可控的ZnO/CdSQDs。
3.结果与讨论
通过调控反应温度和时间，可以有效地控制ZnO/CdSQDs的大小和形貌。图1显示了不同反应温度下合成的ZnO/CdSQDs的扫描电子显微镜图像。可以看出，随着反应温度的增加，QDs的粒径逐渐增大，并且形貌变得越来越不规则。而在相同的反应温度下，反应时间的延长会导致QDs的粒径增大。
图1不同反应温度下合成的ZnO/CdSQDs的扫描电子显微镜图像
进一步研究了ZnO/CdSQDs的光电性能表现。图2显示了不同大小的ZnO/CdSQDs的光吸收谱和光致发光谱。可以看出，随着QDs粒径的减小，光吸收和光致发光峰分别向蓝色和绿色方向移动。这显示出了典型的量子大小效应。此外，ZnO/CdSQDs还展示了良好的光电导特性，这为其在光电子学和光催化领域的应用提供了潜力。
图2不同大小的ZnO/CdSQDs的光吸收谱和光致发光谱
4.结论
本研究通过简单的湿化学合成方法制备了形貌可控的ZnO/CdSQDs，并研究了其光电性能。实验结果表明，所制备的ZnO/CdSQDs具有典型的量子大小效应，并且具有优异的光吸收和光致发光性能。此外，ZnO/CdSQDs还展示了良好的光电导特性。这为进一步开发ZnO/CdSQDs的应用提供了重要的基础。未来的研究可以进一步探索ZnO/CdSQDs在光催化和生物医学领域的应用潜力，并进行更深入的性能和机理研究。
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