本文關鍵詞：量子點的合成及其在二氧化鈦納米管太陽能電池和分析檢測中的應用研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：量子點作為一種新型的半導體納米材料,由于存在量子尺寸效應、多重激子激發(fā)效應、量子限域效應等物理特性,使其具有很多優(yōu)點,如光顏色可調(diào)、激發(fā)光譜寬、抗光漂白等,因而被廣泛地應用于生物醫(yī)學、太陽能電池光電器件、熒光探針、LED照明以及光催化等領域。目前合成量子點的主要方法有：有機相合成法、水熱法、水相合成法,傳統(tǒng)的有機相合成方法已經(jīng)被廣泛地應用于大多數(shù)商業(yè)生產(chǎn)當中,但其合成的量子點不具有水溶性且毒性較大。相對于有機合成法,水相合成法合成的量子點具有很好的水溶性且制備過程簡單,在檢測、水污染處理方而具有廣闊的前景。但是,目前水相法合成出的量子點的熒光量子效率較低。另外,隨著各種能源的缺乏,太陽能成為了國內(nèi)外科研工作者迫切想要開發(fā)的清潔能源。作為第三代太陽能電池的量子點敏化太陽能電池由于具有較大的消光系數(shù)、可調(diào)的吸收光譜范圍和很高的理論效率等特點引起了人們的廣泛關注。目前,量子點敏化太陽能電池主要是將ⅡB-ⅥA族、ⅢB-ⅤA族半導體(如CdS、 PbS、CdSe、InP)敏化在TiO2納米管、ZnO顆粒來實現(xiàn)。但是由于TiO2納米管管徑小,量子點極易在納米管的表而發(fā)生團聚,從而影響量子點敏化太陽能電池的光電性能。所以尋求一種簡單、快速的敏化方法使太陽能電池具有高的光電轉(zhuǎn)換效率成為了太陽能電池研究中的一個重點。量子點太陽能電池一般由量子點敏化劑、TiO2納米結構的光電極、對電極、和氧化還原電解液組成,它高效率的光電轉(zhuǎn)換及低成本的優(yōu)點與其結構有關。例如,量子點的種類,量子點在太陽能電池表而的分部是否均勻,量子點的敏化方式。本文采用綠色環(huán)保的水相法合成CdTe和CdSe量子點,對所合成的量子點的結構、形貌、光譜性能等分別通過X射線衍射(XRD)、透射電鏡(TEM)、熒光發(fā)射光譜(PL)進行了表征。采用陽極氧化法制備了有序的Ti02納米管材料,并將CdTe、CdS、CdSe量子點敏化于納米管上及研究由它們組成的量子點敏化太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換性能。除此之外還將實驗所合成的MPA-CdTe量子點作為熒光探針建立熒光猝滅法檢測三聚氰胺,并將該方法用于檢測奶制品中的三聚氰胺的含量。詳細的工作具體如下：(1)在水溶液中,通過微波輻射法成功地合成了以亞碲酸鈉(Na2TeO3)做碲源、以3-巰基丙酸(MPA)做穩(wěn)定劑和還原劑的CdTe量子點。最佳的實驗條件為：Cd2+、Te2-、MPA的摩爾比為1：0.05：4.5,前驅(qū)體溶液的pH為10.0,反應溫度為100℃,在此條件下合成的CdTe量子點的最大熒光量子產(chǎn)率(QY)達到63.6%。另外,采用硫代蘋果酸(MSA)為穩(wěn)定劑,亞硒酸鈉(Na2SeO3)和抗壞血酸(Vc)為反應前體,在溶液的pH為11.0,反應溫度為100℃, MSA、Se2-、Vc的摩爾比為1：0.08：1的條件下合成具有優(yōu)良熒光性能(QY為21.0%)的水溶性CdSe量子點。最后利用巰基乙酸為穩(wěn)定劑,硫化鈉為硫源,在水相中一步合成CdS量子點,并將其應用于量子點敏化太陽能電池中。(2)以高度有序的銳鈦礦型TiO2納米管為載體,采用水熱法合成CdS/TiO2光陽極和CdTe/CdS/TiO2光陽極。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn),在制備CdS/TiO2納米管光陽極時,穩(wěn)定劑的量為340.0 μL,前驅(qū)液pH為10.0,反應溫度為80℃,沉積時間為4 h時獲得的光電轉(zhuǎn)換效率最大(0.64%)。另外,在本章實驗中還制備了CdTe/CdS/TiO2納米管光陽極,研究結果表明,CdTe/CdS/TiO2納米管光陽極的光電轉(zhuǎn)化效率比CdS/TiO2光陽極提高了約3倍。(3)采用連續(xù)離子沉積法方法制備CdSe/TiO2和CdSe/CdS/TiO2光陽極,并研究不同沉積次數(shù)對CdSe/TiO2和CdSe/CdS/TiO2納米管太陽能電池的影響,其結果表明：當量子點的沉積次數(shù)分別為6和7次,測試電解液的組成為0.25 mol·L-1 Na2S和0.35 mol·L-1 Na2SO3混合溶液時,光電轉(zhuǎn)化效率分別為0.75%和1.95%。共敏化比單一敏化的光電轉(zhuǎn)換效率提高了2.6倍。(4)用上述合成的MPA-CdTe做為熒光探針檢測三聚氰胺。在最優(yōu)條件下：當體系中的pH為8.0,MPA-CdTe量子點的濃度為8.0 μg·L-1,量子點的相對熒光強度變化與三聚氰胺的濃度在10.0～100.0 μg·L-1范圍內(nèi)具有良好的線性關系：Fo/F=0.0217C+0.8809,相關系數(shù)為0.9958,最低檢測限為2.6μg·L-1。應用所建立的方法檢測在牛奶樣品中加入不同濃度的三聚氰胺的試樣,測定其回收率在102%到105%范圍內(nèi),相對標準偏差(RSD)為1.1%-1.9%(n=3)。
【關鍵詞】：量子點 三聚氰胺 TiO_2納米管 太陽能電池 光電性能
【學位授予單位】：廣西大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM914.4
【目錄】：

• 摘要4-7
• ABSTRACT7-15
• 第一章 緒論15-29
• 1.1 量子點簡介15-17
• 1.1.1 量子點的基本特性15-16
• 1.1.2 量子點的光學性質(zhì)16-17
• 1.2 量子點的制備方法17-19
• 1.2.1 有機合成法17-18
• 1.2.2 水相合成法18-19
• 1.3 量子點在太陽能電池方而的應用19-24
• 1.3.1 量子點敏化太陽能電池的工作原理20-21
• 1.3.2 TiO_2納米管的制備方法21-22
• 1.3.3 量子點敏化太陽能電池的方法22-23
• 1.3.4 量子點敏化太陽能電池的性能表征23-24
• 1.4 量子點在檢測三聚氰胺方面的應用24-27
• 1.4.1 三聚氰胺的理化性質(zhì)25-26
• 1.4.2 三聚氰胺對人體的危害26
• 1.4.3 三聚氰胺的檢測方法26-27
• 1.5 本論文的立題思想及主要工作27-29
• 第二章 實驗試劑、儀器設備及表征方法29-33
• 2.1 實驗試劑與設備29-30
• 2.1.1 實驗試劑29-30
• 2.1.2 實驗設備30
• 2.2 樣品的表征和性能測試30-33
• 2.2.1 樣品晶體結構表征30-31
• 2.2.2 樣品形貌表征31
• 2.2.3 吸收和發(fā)射光譜表征31-32
• 2.2.4 光電性能測試32-33
• 第三章 量子點的合成及其性能研究33-45
• 3.1 前言33-34
• 3.2 量子點的合成34-35
• 3.2.1 CdTe量子點的合成34
• 3.2.2 CdSe量子點的合成34
• 3.2.3 CdS量子點的合成34-35
• 3.3 CdTe量子點的表征及分析35-41
• 3.3.1 CdTe量子點的粉末X射線衍射(XRD)分析35
• 3.3.2 CdTe量子點的透射電鏡(TEM)和高倍透射電鏡(HRTEM)分析35-37
• 3.3.3 CdTe量子點的熒光光譜和紫外吸收光譜37-38
• 3.3.4 CdTe量子點的紅外光譜38-39
• 3.3.5 CdTe量子點的合成機理39-40
• 3.3.6 前驅(qū)體溶液pH的影響40-41
• 3.4 CdSe量子點的表征及分析41-44
• 3.4.1 CdSe量子點的XRD和TEM分析41-42
• 3.4.2 CdSe量子點的紫外可見吸收光譜和熒光光譜42-43
• 3.4.3 CdSe量子點的FTIR分析43-44
• 3.5 CdS量子點的表征及分析44
• 3.6 本章小結44-45
• 第四章 CdS和CdTe/CdS量子點敏化TiO_2納米管45-61
• 4.1 引言45-46
• 4.2 實驗部分46-47
• 4.2.1 TiO_2納米管的制備46
• 4.2.2 CdS敏化TiO_2納米管46-47
• 4.2.3 CdTe敏化TiO_2納米管47
• 4.2.4 CdTe敏化CdS/TiO_2納米管47
• 4.2.5 量子點敏化太陽能電池的光電性能測試47
• 4.3 結果與討論47-59
• 4.3.1 CdS/TiO_2和CdTe/CdS/TiO_2納米管的形貌和結構47-50
• 4.3.2 CdS/TiO_2和CdTe/CdS/TiO_2納米管的XRD50-51
• 4.3.3 穩(wěn)定劑對CdS/TiO_2光陽極材料的影響51-52
• 4.3.4 pH對CdS/TiO_2光陽極材料的影響52-54
• 4.3.5 溫度對CdS/TiO_2光陽極材料的影響54-55
• 4.3.6 反應時間對CdS/TiO_2光陽極材料的影響55-57
• 4.3.7 不同反應時問的CdTe敏化TiO_2納米管的量子效率57
• 4.3.8 CdTe/CdS/TiO_2納米管的量子效率57-58
• 4.3.9 量子點敏化太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換性能58-59
• 4.4 本章小結59-61
• 第五章 CdSe和CdSe/CdS敏化TiO_2納米管61-75
• 5.1 引言61-62
• 5.2 實驗部分62-63
• 5.2.1 CdSe/TiO_2納米管的制備62
• 5.2.2 CdSe/CdS/TiO_2納米管的制備62-63
• 5.3 結果與討論63-74
• 5.3.1 CdSe/TiO_2和CdSe/CdS/TiO_2納米管的形貌和結構63-66
• 5.3.2 CdSe/TiO_2和CdSe/CdS/TiO_2納米管的XRD66-67
• 5.3.3 CdSe/TiO_2和CdSe/CdS/TiO_2納米管光陽極的紫外光譜67-68
• 5.3.4 CdSe/TiO_2和CdSe/CdS/TiO_2納米管光陽極的量子效率68-70
• 5.3.5 CdSe/TiO_2和CdSe/CdS/TiO_2納米管的光電轉(zhuǎn)化效率70-74
• 5.4 本章小結74-75
• 第六章 CdTe量子點檢測三聚氰胺75-83
• 6.1 引言75
• 6.2 實驗75-76
• 6.2.1 CdTe量子點濃度的選擇75-76
• 6.2.2 三聚氰胺檢測方法的建立76
• 6.2.3 實際樣品的加標回收76
• 6.2.4 實際樣品的檢測分析76
• 6.3 結果與討論76-82
• 6.3.1 CdTe量子點濃度的選擇76-77
• 6.3.2 pH的優(yōu)化77-79
• 6.3.3 標準曲線的建立79-80
• 6.3.4 干擾實驗80-81
• 6.3.5 實際樣品的回收實驗和分析檢測81-82
• 6.4 本章小結82-83
• 第七章 總結與展望83-85
• 7.1 總結83-84
• 7.2 展望84-85
• 參考文獻85-93
• 致謝93-94
• 攻讀碩士期間取得的學術成果94

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 于瀟;張雪萍;王才富;倪柳松;何磊;張晨;孫孟娜;許世超;魏俊富;王兵;張紀梅;王海濤;;量子點的制備及應用進展[J];科技視界;2013年29期

2 隋鵬飛,楊其艷,戴振宏,黃士勇;球型量子點電子填充性質(zhì)的研究[J];煙臺大學學報(自然科學與工程版);2002年02期

3 李朝霞,李作宏;單量子點體系極化電子的輸運[J];煙臺大學學報(自然科學與工程版);2004年02期

4 賀澤龍;韓晶;李華;;四端耦合量子點橋的電輸運[J];黑龍江工程學院學報;2008年04期

5 樓曹鑫;丁瀾;馬錫英;黃仕華;;鍺/硅量子點形貌隨退火溫度的變化與電學特性研究[J];蘇州科技學院學報(自然科學版);2011年04期

6 王安梅;;多層單電子量子點的低激發(fā)態(tài)能譜研究[J];科學技術與工程;2013年10期

7 李芝;陳靜;雷威;;量子點層厚度對量子點發(fā)光二極管發(fā)光特性的影響[J];中國科技論文;2014年01期

8 馮金福;正常金屬-量子點-超導系統(tǒng)的共振隧穿[J];常熟高專學報;2004年04期

9 喬毅;馮雪元;張家雨;崔一平;;量子點發(fā)光材料在多色照明上的應用[J];照明工程學報;2006年01期

10 宋紅巖;宋小龍;張愛芳;吳留坡;施耀銘;;振蕩磁場量子點中自旋流的交流響應(英文)[J];Journal of Shanghai University(English Edition);2007年06期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 胡德紅;武紅敏;梁建功;韓鶴友;;量子點與蛋白質(zhì)相互作用研究[A];第五屆全國化學生物學學術會議論文摘要集[C];2007年

2 宋濤;逯超亮;宮曉群;楊秋花;李云紅;常津;;量子點熒光編碼微球的制備[A];天津市生物醫(yī)學工程學會第30次學術年會暨生物醫(yī)學工程前沿科學研討會論文集[C];2010年

3 楊久敏;宮曉群;張琦;宋濤;劉鐵根;李迎新;常津;;小波變換在量子點編碼識別中的應用[A];天津市生物醫(yī)學工程學會第30次學術年會暨生物醫(yī)學工程前沿科學研討會論文集[C];2010年

4 李佳涵;葛玉舒;田方方;樊婷;袁蓮;劉義;;微量熱研究量子點對線粒體代謝的影響[A];中國化學會第十五屆全國化學熱力學和熱分析學術會議論文摘要[C];2010年

5 何治柯;;小粒經(jīng)近紅外低毒水溶性量子點的合成及應用研究[A];中國化學會第十屆全國發(fā)光分析學術研討會論文集[C];2011年

6 賈金鋒;;全同金屬量子點的生長與研究[A];2001年納米和表面科學與技術全國會議論文摘要集[C];2001年

7 張友林;曾慶輝;孔祥貴;;用于在體高靈敏檢測的量子點發(fā)光光纖生物傳感器[A];中國生物醫(yī)學工程進展——2007中國生物醫(yī)學工程聯(lián)合學術年會論文集（上冊）[C];2007年

8 王金嬡;王琛;付國;劉力;王桂英;;量子點的三維取向探測[A];2006年全國強場激光物理會議論文集[C];2006年

9 張家雨;崔一平;王志兵;;膠體量子點的電致發(fā)光研究[A];第十七屆十三�。ㄊ校┕鈱W學術年會暨“五省一市光學聯(lián)合年會”論文集[C];2008年

10 原鳳英;蔣最敏;陸f ;;鍺硅雙層量子點耦合效應的研究[A];第十六屆全國半導體物理學術會議論文摘要集[C];2007年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 馮衛(wèi)東;美研究可高效阻斷蛋白生成的量子點技術[N];科技日報;2008年

2 記者 常麗君;韓國造出全彩色量子點顯示屏[N];科技日報;2011年

3 記者 曲照貴;天大首創(chuàng)零污染量子點合成工藝[N];中國化工報;2013年

4 劉牧洋;我國量子點研究獲新突破[N];光明日報;2003年

5 王全楚;“量子點”熒光標記初露端倪[N];健康報;2005年

6 劉霞;科學實驗發(fā)現(xiàn)：量子點不是點[N];科技日報;2010年

7 記者 劉霞;量子點顯示屏或?qū)⒊芍髁鱗N];科技日報;2010年

8 劉霞;膠體量子點太陽能電池轉(zhuǎn)化效率創(chuàng)紀錄[N];科技日報;2011年

9 本報記者 于歡;納米技術全面升級LED[N];中國能源報;2010年

10 記者馬艷紅;中科院化學所成功制備量子點熒光微球[N];中國醫(yī)藥報;2005年

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 王立民;量子點分子及量子點團簇的電子結構[D];北京師范大學;2002年

2 石星波;單個量子點的光學性質(zhì)研究及其在超高分辨率定位上的應用[D];湖南大學;2012年

3 王解兵;Ⅱ-Ⅵ族油溶性量子點的制備、修飾及應用研究[D];上海交通大學;2013年

4 李釩;高熒光碳量子點的制備及其應用研究[D];中國人民解放軍軍事醫(yī)學科學院;2015年

5 周宏明;核殼型量子點的能帶結構及其光學非線性[D];武漢大學;2013年

6 黃碧海;基于量子點標記的生物探針構建[D];武漢大學;2012年

7 潘佳奇;半導體ZnSe量子點和碳量子點的制備及其應用[D];蘭州大學;2015年

8 卞偉;錳摻雜硫化鋅量子點磷光探針研究及分析應用[D];山西大學;2015年

9 胡思怡;基于微流控技術的功能型量子點的合成及應用[D];長春理工大學;2015年

10 梁瑞政;光功能客體/LDHs插層復合材料的構筑及其性能研究[D];北京化工大學;2015年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 尹芳蕊;納米顆粒—量子點經(jīng)嗅覺通路進入中樞神經(jīng)系統(tǒng)的實驗研究[D];內(nèi)蒙古科技大學包頭醫(yī)學院;2008年

2 許智祥;熒光量子點的制備及應用研究[D];華中科技大學;2007年

3 李秀清;量子點的不同修飾方法對其與牛血清白蛋白的作用的影響[D];華中科技大學;2007年

4 華曉鋒;量子點與生物分子的偶聯(lián)及其應用[D];華中科技大學;2006年

5 李玉丹;單電子隧穿耦合量子點的輸運和光學性質(zhì)[D];山西大學;2011年

6 何至青;水溶性量子點的制備與性能研究[D];武漢理工大學;2012年

7 陳清愛;基于量子點的金屬離子檢測和碳點的制備及其發(fā)光研究[D];福建農(nóng)林大學;2012年

8 盧鵬;核分析技術在水溶性氧化鋅量子點吸收中的應用[D];復旦大學;2012年

9 張翼飛;鍺硅單量子點的耦合和瞬態(tài)電學性質(zhì)研究[D];復旦大學;2010年

10 趙瀟;一種納米級碳量子點的合成、修飾、表征及生物學評價[D];華東師范大學;2015年

  本文關鍵詞：量子點的合成及其在二氧化鈦納米管太陽能電池和分析檢測中的應用研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：451452