纯无机CsPbBr3@PMMA 复合薄膜用于白光LED 器件

纯无机钙钛矿材料具有颜色可调、带隙窄、制作工艺简单、成本低等优点, 受到了广泛的研究, 然而它在 水和氧环境中的不稳定性限制了其应用。利用聚合物在非极性溶剂中的溶胀-收缩原理将CsPbBr₃ 量子点原位生 长在聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA) 薄膜中来提高钙钛矿量子点在水氧环境中的稳定性。该方法合成简便, 可以降低 CsPbBr₃量子点的形成温度, 并且可以得到稳定的钙钛矿相薄膜, 制得的复合薄膜具有优异的空气稳定性和耐水性, 并且具有可弯折性和高透过率, 可应用于柔性器件中。CsPbBr₃@PMMA 复合薄膜制成的白光LED 器件显示出良 好的白色发光性能, 色温为8 221 K。     

第一性原理研究:Mg2+掺杂尖晶石型LiMn2O4的电子结构

尖晶石 LiMn₂O₄ 正极材料是在原有锂电池正极材料 LiCoO₂ 、LiNiO₂ 、LiMnO₂ 的基础上研发出来的优选 正极材料, 它相较于 LiCoO₂ 材料价格更加低廉热稳定性加强且安全性能有所提高。采用 Mg²⁺ 掺杂 LiMn₂O₄正极 材料, 利用基于密度泛函理论的第一性原理对 LiMg_0.5Mn_1.5O₄ 晶格常数与能带结构、态密度进行计算与分析。结 果表明: 新材料 LiMg_0.5Mn_1.5O₄ 的空间群为 F4332, 掺杂后晶胞参数 a 明显减小, 晶胞体积收缩; 掺杂量为 0.5 时明 显比掺杂量 0.125 时 Fermi 能量和能量密度高。Mg ²⁺ 掺杂能影响 LiMn₂O₄ 的晶体结构, 形成更加稳定的共价键。 掺杂量会改变 LiMn₂O₄ 的空间群影响到结构稳定性, 所以掺杂量不宜过大。     

基于双金属MOFs 制备Co3O4/In2O3 复合物及其气敏性能的研究

以硝酸铟(In(NO₃)₃·xH₂O)、对苯二甲酸(H₂BDC)、六水合硝酸钴(Co(NO₃)· 6H₂O) 为原料, 首先采用一锅油浴法合成了含有Co²⁺ 的铟基金属有机框架材料(MOFs) Co²⁺/CPP-3(In) 材料, 然后在450 ℃ 下焙烧制备Co₃O₄/In₂O₃ 复合物气敏材料, 将Co₃O₄/In₂O₃ 复合物的粉体制作成传感器, 并对其气敏性能进行研究。利用扫描电子显微镜和X 射线衍射仪(XRD) 对双金属MOFs Co²⁺/CPP-3(In) 材料和Co₃O₄/In₂O₃ 复合物进行表征, 采用静态配气法测试其气敏性能。结果表明, Co₃O₄/In₂O₃(n_Co : n_In = 0.4 : 1) 样品的形貌保留了其MOFs 前驱体的棒状结构, 棱柱形框架更为突出, 表面呈凹陷状, 棒体中间粗两边细, 六角截面和棒体均布满了孔洞。结合EDX 和XRD 表征结果, Co²⁺/CPP-3(In) MOFs 前驱体完全转化成Co₃O₄/In₂O₃ 复合物; Co₃O₄/In₂O₃(n_Co : n_In = 0.4 : 1) 复合物在 70 ℃ 下对5×10^-6 H₂S 的气敏性能最优, 响应值达到153, 是同条件下纯备In₂O₃对H₂S 响应值的5 倍, 并且有较好的重复性、选择性和稳定性。     

镓离子掺杂的CsPbBr3量子点的制备及其性能研究

通过改进的一锅热注入法, 研究了不同Ga³⁺的量掺杂CsPbBr₃后的荧光光谱变化, 并且高荧光量子产率(Photoluminescence Quantum Yield,PLQY)在Ga³⁺和Pb²⁺的进料摩尔比为1∶1的时候达到最高, 是47%的蓝光。本文成功地将掺杂Ga³⁺的钙钛矿量子点负载到了硼酸钴晶体材料上, 发现其荧光强度在很长一段时间都没有明显的猝灭现象, 这增强了钙钛矿量子的稳定性。     

磁性拓扑绝缘体中的量子反常霍尔效应

量子反常霍尔效应是一种不需要外磁场、具有手性边缘态的量子化霍尔效应,可以用于构建其他新奇量子态和发展未来低功耗电子学器件等.该全新的量子效应于2012年首先由中国科学家在五层Cr掺杂的(Bi,Sb)₂Te₃拓扑绝缘体薄膜中实现.在过去七年间,经过大家的努力,其观测温度从最初的30 mK已经提高到2 K左右,进一步提高量子反常霍尔效应的观测温度是目前该领域主要的研究方向之一,是许多拓扑量子效应走向应用的关键因素.本文主要总结了量子反常霍尔效应研究的实验进展,特别在提高其观测温度方面的研究进展.文章包括四个部分:前两个部分分别介绍磁性掺杂和磁性近邻拓扑绝缘体体系中量子反常霍尔效应研究,第三部分介绍最新发现的内禀磁性拓扑绝缘体体系,最后一部分对设计和构造高温量子反常霍尔效应系统的原理和路线图给出一些建议和展望.     

Mn^2＋和Ce^3＋共掺杂的CdS量子点制备及其光谱研究

采用低温水热技术,以硫脲为稳定剂,在90℃的水相中合成了发蓝色荧光的Mn^2＋和Ce^3＋共掺杂的CdS体量子点。用透射电子显微镜对该量子点形貌进行了表征,其直径约为10 nm的球形颗粒。研究了该量子点的紫外-可见吸收光谱、荧光发射光谱以及荧光光谱随时间的变化。结果表明,Mn^2＋和Ce^3＋共掺杂使CdS量子点的发光强度提高10倍;该量子点具有较好的发光稳定性。     

大气感应耦合等离子体炬管的设计与仿真实验

为提高大气感应耦合等离子体射流加工装置的工作稳定性,设计一种依靠单一零件定位各层介质管的分体式炬管,并研究炬管内等离子体的传热与流动特性. 利用COMSOL Multiphysics仿真分析发现,等离子体的环形加热和流体淤塞回流现象是导致炬管在使用后出现热损伤和刻蚀损伤的主要原因,选用陶瓷材料作为内管和中层管并调整感应线圈的位置,可有效延长炬管的使用寿命. 使用CCD相机实时监控等离子体射流的形态,发现射频功率(P_w)、工作气流量(Q₂)、冷却气流量(Q₃)与射流的整体长度(L)和半高宽度(W)均呈线性递变关系,P_w、Q₂与Q₃的值过高或过低都会导致等离子体射流的形态波动增大. 实验结果表明:当P_w、Q₂ 与Q₃分别设置为900~1 000 W、650 mL·min^-1、16 L·min^-1时,该分体式炬管可产生稳定性较高的等离子体射流,其L值与W值的波动可分别控制在0.50 mm与0.25 mm内,适用于熔石英等光学表面的加工.     

高效CoFe2O 4的制备及其碱性析氧性能

析氧反应(oxygen evolution reaction, OER) 电催化剂存在成本高、效率低等问题。OER 是一个需要高过电 位的四电子-质子耦合反应, 为了降低电解水阳极的OER 过电位和提高钴铁氧化物(CoFe₂O₄) 的电流密度和稳定 性, 采用简单的水浴和煅烧的方法制备不同煅烧温度的非贵金属催化剂CoFe₂O₄。采用XRD、SEM、TGA 等方法 对CoFe₂O₄ 材料进行表征, 电化学研究结果表明, 在1 mol/L KOH 溶液中, 经过300 ℃ 煅烧的CoFe₂O₄ OER 性能最好, 1.58 V 时就可以产生10 mA/cm² 的电流密度, 塔菲尔(Tafel) 斜率为96 mV/dec, 经过1 000 次循环伏安扫描和计 时电流进行稳定性测试后, 其析氧性能依然保持较高的稳定性。     

异质形核构筑的高效钙钛矿发光二极管

钙钛矿薄膜的制备方法对发光层的性质及发光二极管(LED)的性能有较大影响。将无机钙钛矿CsPbBr3量子点引入到反溶剂中作为形核位点诱导CH3NH3PbI3薄膜异质形核,然后将该薄膜应用于制备发光二极管。结果表明:应用这种异质形核方法不仅能有效降低CH3NH3PbI3薄膜中晶粒尺寸,提高薄膜质量,限制载流子扩散,且量子点表面多余的配体基团可以对CH3NH3PbI3薄膜中表面及晶界的缺陷产生钝化作用,减小非辐射复合,从而增强载流子寿命和提高辐射复合效率;应用该CH3NH3PbI3薄膜作为发光层制备的LED器件,在低电压下具有较低漏电流,最大外量子效率达到0.17%,相比于基础器件提高了3倍。研究结果将为高质量钙钛矿薄膜及发光器件的制备提供有效途径。     

低温等离子体处理甲酰胺溶液过程中活性粒子传质的数值模拟

采用一维漂移-扩散流体模型,对活性粒子在甲酰胺溶液中的传质进行了数值模拟。分析了等离子体处理甲酰胺溶液中5种主要活性氧粒子(OH、OH₂、O₃、O₂^- 、H₂O₂)的浓度和渗透深度。结果表明:在甲酰胺溶液中,O₃和OH的渗透深度可以达到13~14 μm,高于水中的7~9 μm;O₂^-渗透深度为580 μm,约为其在水溶液中的50%;甲酰胺浓度在10^-5~10^-3 mol/L内,对活性氧粒子传质过程的影响较明显;溶液中O₂对活性氧离子多样性有积极作用。这些现象表明,可以通过控制实际环境改变活性氧粒子的渗透深度。     

CdTe@SiO2荧光微球定量分析孔雀石绿的含量

孔雀石绿具有良好的杀菌性能,在运输过程中可以有效延长鳞片受损鱼的寿命,因此虽然国家禁止在水产品中使用孔雀石绿,在市场中仍有售卖。以孔雀石绿为模板剂制得分子印迹二氧化硅包覆CdTe量子点,并给予孔雀石绿浓度与CdTe量子点荧光强度的降低之间的线性关系,建立了一种定量分析孔雀石绿含量的方法。孔雀石绿浓度范围为0.89-4.83 μmol/L,最低检出限为0.03867 μmol/L。该方法具有良好的选择性,为开发新型荧光传感器奠定实验基础。     

CdTe/CdS核/壳结构纳米晶量子点的结构及荧光性能

采用水相合成法,制备出核/壳结构CdTe/CdS纳米晶量子点,用红外光谱和X射线衍射对其结构进行了表征,并对CdTe纳米晶量子点光稳定性以及CdTe/CdS纳米晶量子点荧光特性影响因素进行了研究.结果表明:随着放置时间的增加,CdTe量子点的光学稳定性下降;随着反应时间的增加和壳/核比例的增加,CdTe/CdS纳米晶量子点的荧光发射波长均发生红移;且反应时间增加,荧光强度增强;当CdS与CdTe壳/核比例为2∶1时,荧光强度最强.     

CdTe/CdS/ZnS 量子点的水相合成及光学特性研究

用巯基乙酸作为稳定剂,采用水相合成的方法合成水溶性CdTe量子点、CdTe／CdS核／壳型量子点和CdTe／CdS／ZnS核／壳／壳型量子点．研究了稳定剂的投入量、反应时间和反应环境pH值等合成条件对这三种量子点发光性能的影响．实验结果表明：通过调节稳定剂的投入量、反应时间和pH值等实验条件,可以实现对量子点光学性质的调节,并使其达到最优值．同时,用X衍射分析仪表征了三种量子点的结构,表明三种量子点具有相同的立方（cubic）晶型结构．     

CdTe/多壁碳纳米管水溶液的制备及荧光猝灭

为了解决量子点容易团聚的问题,在水溶液中原位合成了CdTe量子点与多壁碳纳米管的复合物,研究了多壁碳纳米管对CdTe量子点形貌及其荧光性能的影响.研究结果表明,CdTe量子点与碳纳米管复合后,CdTe量子点的团聚体尺寸由复合前的200nm减小到50nm;在530nm处产生荧光猝灭,表明碳纳米管与CdTe量子点之间存在着光诱导电子转移.光诱导转移作用有效提高材料内部电子转移效率,为制备性能可靠的光伏器件提供可能.     

血清C反应蛋白荧光免疫层析检测方法的建立

针对人体急性炎症反应的快速检测,建立了基于量子点碲化镉(CdTe)的荧光免疫层析分析方法及快速定量检测卡,实现血清中炎症标志物C反应蛋白(CRP)的快速定量检测.该检测卡采用双抗体夹心法,首先利用酶联免疫方法筛选出CRP测定最佳包被抗体与标记抗体,然后通过N-羟基琥珀酰(NHS)和1-乙基-3-(3-二甲氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐(EDC)共价偶联法,将CdTe量子点与CRP鼠源单克隆抗体偶联,制备抗体荧光标记物,同时优化不同条件下单克隆抗体与CdTe量子点的偶联效果,琼脂糖凝胶电泳进行鉴定,进而构建CRP荧光免疫层析检测卡,通过建立量子点荧光强度与CRP标准品浓度之间的定量关系,从而实现人体血清中CRP的定量检测.结果表明,CRP检测卡定量检测线性范围为0.1~1000ng/ml,临床样本测试结果显示与进口试剂具有良好的相关性.因此研究为急性炎症反应的快速诊断,及荧光免疫层析检测卡的研发提供了技术基础.     

生物功能化AgInS_2量子点的制备及其生物应用

为制备水相、低毒、生物兼容性较好的三元量子点,通过水相合成法制备三元银铟硫(AgInS_2)量子点,并用叶酸(FA)对其进行修饰,利用透射电子显微镜、紫外-可见-近红外分光光度计、荧光分光光度计、傅里叶红外光谱仪等表征手段对纳米复合材料的形貌、光学性质、化学组成、细胞毒性及荧光成像进行了研究。结果表明,水相AgInS_2量子点的尺寸约为5nm~6nm,经叶酸(FA)修饰后,细胞毒性较低,在乳腺癌细胞中成像时红色荧光更明显,说明通过叶酸的修饰可提高量子点的生物兼容性。因此这类具有较好水溶性和生物兼容性的FA-AgInS_2量子点可直接应用于生物成像研究,为乳腺癌的快速体外检测打下了良好的实验基础。     

甘薯荧光碳点的合成及其对Fe3+的灵敏检测

以甘薯为碳源,采用水热法制备了蓝色荧光水溶性碳点(CDs),并通过傅里叶变换红外光谱、紫外可见光谱和荧光光谱法对该碳点的性质进行了研究.研究结果显示,碳点溶液具有良好的稳定性,CDs表面存在羟基、羧基等亲水性官能团.碳点的最大激发波长和发射波长分别为390 nm和486 nm,且碳点具有典型的激发波长依赖性.考察pH对CDs荧光强度的影响显示,CDs荧光强度在pH为2.0～6.8范围内无明显变化.基于Fe³⁺能够选择性地猝灭CDs荧光的特性,建立了一种利用CDs检测实际水样品中Fe³⁺的方法.该方法的线性范围为10～1 670 μmol/L,相关系数(R²)为0.994 4,检出限为5.64 μmol/L; 在加标样品中, Fe³⁺的加标回收率为94%～104%, RSD <2.4%.     

Direct synthesis of Zn1−x Cd x S (0⩽x⩽1) quantum dots in aqueous solution and application in biology

A simple procedure was presented to directly synthesize Zn1-xCdxS (0≤x≤1) quantum dots (QDs) in aqueous solution. QDs’ structures and properties were characterized by TEM (transmission electron microscopy), XRD (X-ray diffraction) and fluorescence microscopy. For those as-synthesized Zn1-xCdxS QDs, when the molar ratio between Zn and Cd changed from 1 to 0, its photoluminescence (PL) emission peak shifted from 430 nm to 675 nm. PL emission quantum efficiency was up to 15%. The experiment results demonstrated that those alloyed QDs showed a good biocompatibility and could be used as labelling materials in cell biology.