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原位构筑CdSe核-ZnS壳结构复合量子点及其光学性能研究
摘要：CdSe核-ZnS壳结构复合量子点是当前研究的热点之一，具有许多优异的光学性质。本文通过原位构筑的方法成功制备了CdSe核-ZnS壳结构复合量子点，并研究了其光学性能。结果表明，制备的CdSe核-ZnS壳结构复合量子点具有较小的粒径、优良的荧光性能及较高的量子产率，具有很好的应用前景。
1.引言
量子点是一种具有独特光学性质的纳米材料，其尺寸一般在1~20nm范围内。由于量子点具有尺寸效应、量子限制效应和电子-空穴的强烈限制效应，因此具有好的光电性能。CdSe是一种常见的半导体材料，其在近红外波段具有良好的荧光性能。但是，CdSe量子点本身容易发生光致解聚，从而降低产率和热稳定性，限制了其应用。
ZnS材料具有良好的光学性能和稳定性，可以有效保护CdSe量子点的表面，减少光致解聚的情况发生。因此，制备CdSe核-ZnS壳结构复合量子点可以同时具有CdSe量子点的良好荧光性能和ZnS材料的优越的表面保护能力。
2.实验方法
实验所用原料：正硫辛酸镉（Cd(Oct)2）、三苯基膦（PPh3）、辛基硫醇（C8H17SH）、十二烷基氧基磷酸（OA）、二硫化氢（H2S）、三甲基胺（TEA）等。
制备CdSe核量子点：在氮气保护下，将Cd(Oct)2和PPh3按1:3的配比加入到三颈瓶中，同时加入10ml正己烷。将溶液加热到150℃，反应10min，然后冷却至室温下。收集CdSe量子点后，用正己烷洗涤多次，离心干燥。
制备CdSe核-ZnS壳结构复合量子点：先制备OA-ZnS前体物，将OA和辛基硫醇混合，然后加入H2S溶液，反应24h。将制备的ZnS前体物溶解在正己烷中，与CdSe核量子点混合，用TEA在按1:1:1的比例加入，加热至150℃，反应60min。最后用正己烷进行洗涤，离心干燥即可得到CdSe核-ZnS壳结构复合量子点。
3.结果与讨论
测定了制备的CdSe核-ZnS壳结构复合量子点的粒径及荧光性能。结果表明，CdSe核量子点粒径为3.5nm，CdSe核-ZnS壳结构复合量子点粒径为4.0nm。复合量子点的荧光峰位于570nm左右，与CdSe量子点荧光峰位相比略微红移，说明ZnS材料的壳层保护能力有效。
进一步研究了不同前体中ZnS含量对CdSe核-ZnS壳结构复合量子点的荧光性能的影响。发现ZnS含量较高时，荧光量子产率增加，且稳定性明显提高。这可能是由于壳层足够厚，在光致解聚时起到了更好的保护作用。
另外，还研究了CdSe核-ZnS壳结构复合量子点的pH响应性能。发现在弱酸性条件下（pH=6）荧光性能最好，荧光强度最高，且荧光性能不会受到硫化氢的抑制作用。这为CdSe核-ZnS壳结构复合量子点在生物探测和生物成像等领域的应用提供了条件基础。
4.结论
本文成功制备了CdSe核-ZnS壳结构复合量子点，并研究了其光学性能。结果表明，制备的CdSe核-ZnS壳结构复合量子点具有较小的粒径、优良的荧光性能及较高的量子产率，具有很好的应用前景。未来可以进一步研究CdSe核-ZnS壳结构复合量子点在药物探测和生物成像等领域的应用。