形状可控半导体纳米晶微流反应合成-开题-课件.ppt

1、2008.12.301234 v分类分类零维，如纳米微粒、原子团簇等零维，如纳米微粒、原子团簇等一维，如纳米线、纳米棒、纳米管等一维，如纳米线、纳米棒、纳米管等二维，如超薄膜、多层膜、超晶格等二维，如超薄膜、多层膜、超晶格等v生物医药：细胞、蛋白质和核酸等的特异性标记生物医药：细胞、蛋白质和核酸等的特异性标记 医学成像医学成像 药物筛选药物筛选 发光器件：广谱发光、单色性、稳定（照明、显示器、发光二极管）发光器件：广谱发光、单色性、稳定（照明、显示器、发光二极管）光电器件光电器件:半导体纳米晶实现的热载流子收集、输运以及多激子产生可半导体纳米晶实现的热载流子收集、输运以及多激子产生可 使下一代

2、太阳能电池的效率达到使下一代太阳能电池的效率达到66%(a)Quantum dot半导体材料多形状纳米晶半导体材料多形状纳米晶可控合成是实现绿色能源可控合成是实现绿色能源有效利用的重要基础！有效利用的重要基础！CC随尺寸与形状变化的能带结构随尺寸与形状变化的能带结构，实现吸收，实现吸收 谱带与太阳光谱的最大重合谱带与太阳光谱的最大重合 CC不连续的能带结构可使高于半导体禁带宽度不连续的能带结构可使高于半导体禁带宽度 的能量得到有效利用的能量得到有效利用 CC吸收一个光子后能够产生多个电子吸收一个光子后能够产生多个电子-空穴对空穴对 太阳能电池，就是使太阳光照射到某种材料上，产生出电流，从而对外

3、太阳能电池，就是使太阳光照射到某种材料上，产生出电流，从而对外做功的一种装置做功的一种装置 气相气相-液相液相-固相生长固相生长气体气体-固体生长固体生长溶剂热合成溶剂热合成高温有机金属法高温有机金属法是以液态金属团簇催化剂作为气相反应物的活性点，将所要制备的一维纳米材料的材料源加热形成蒸气，待蒸气扩散到液态金属团簇催化剂表面，形成过饱和团簇后，在催化剂表面生长形成一维纳米结构 将一种或几种反应物，在高温区通过加热形成蒸气，然后用惰性气流运送到反应器低温区或者通过快速降温使蒸气沉积下来，生长成为一维纳米结构材料。所需温度较高，不同反应物需要根据其熔点来选择蒸发温度。制备过程比较耗时，一般几天，

4、甚至几周 高温有机金属法高温有机金属法Murray,.Bawendi.J.Am.Chem.Soc.1993,115,8706X.Peng,L.Manna,W.Yang.et.al.Nature.2000,404,59-61 多形貌的多形貌的CdSe纳米颗粒纳米颗粒 Z.A Peng,X.Peng.J.Am.Chem.Soc.2001,123,1389-1395a 两次注射形成小长径比的纳米棒，b 三次注射形成长径比大于10的一维结构CdTe纳米棒形状演变纳米棒形状演变F.Shieh.J.Phys.Chem.B 2005,109,85388542前躯体浓度高单体浓度是形成各向异性生长的关键，可以

5、通过连续注射有效单体前躯体溶液来实现 配位分子a:配合剂HPA的浓度8%b：HPA为20%c:HPA为60%改变改变HPA和和TOPO中中HPA的浓度的浓度CdSe纳米晶形状演变纳米晶形状演变 L.Manna,E.C.Scher,A.P.Alivisatos.J.Am.Chem.Soc.2000,122,12700-12706（a）油胺做配合剂（b）油胺和TOP做配合剂（c）油胺、TOP和油酸做配合剂 J.H Warner and H.Cao.Nanotechnology.2008,19不同的配位分子有选择的吸附纳米晶的不同晶面从而不同晶面的表面自由能发生改变，产生不同晶面的取向生长反应温度（

6、a）280oC（b）315oC（c）320oC（d）330oC由由TDPA、TOPO、TOP组成的混合表面活性剂合成的组成的混合表面活性剂合成的CdSCdS纳米线纳米线C.C.Kang,C.W.Lai.et.al.small.2007,3,1882-1885 c 提高温度纳米晶短轴直径变大，长轴尺寸变小d 演变成点状 CdTeCdTe纳米棒形状演变纳米棒形状演变F.Shieh.J.Phys.Chem.B 2005,109,85388542 毛细管微反应法合成毛细管微反应法合成CdSe量子点量子点400500600700285oC 285oC-260oC260oC Abs.Intensity(a

7、.u.)Wavelength(nm)Proceedings of MNC2007.Nanotechnology,2007Lab Chip,2008.Nanoscale Research Letters,2008毛细管微反应法合成毛细管微反应法合成CdSe量子点量子点400500600700527587Abs.Intensity(a.u.)Wavelength(nm)450500550600650Cd/Se51/10Abs.Intensity(a.u.)Wavelength(nm)500550600650700PL.Intensity(a.u.)Wavelength(nm)Proceedings

8、 of MNC2007.Nanotechnology,2007Lab Chip,2008.Nanoscale Research Letters,2008合成成本低、性能好、形状可控、可大规模生产的无机半导体纳米晶，并合成成本低、性能好、形状可控、可大规模生产的无机半导体纳米晶，并进行形状演变机理的解析，为纳米晶在光伏器件、催化、信息存储等领域进行形状演变机理的解析，为纳米晶在光伏器件、催化、信息存储等领域提供技术支撑。提供技术支撑。1.1.针对研究较为成熟的材料组分针对研究较为成熟的材料组分(CdSe(CdSe、PbSPbS)，将烧瓶反应工艺转移到微反，将烧瓶反应工艺转移到微反应器中进行形状控

9、制研究。基于获得样品的性能对反应系统的结构进行改应器中进行形状控制研究。基于获得样品的性能对反应系统的结构进行改进，并考察微流效应对反应过程的影响；进，并考察微流效应对反应过程的影响；2.2.针对获得的纳米晶，基于改进后的反应系统进行表面活性剂类型、反应温针对获得的纳米晶，基于改进后的反应系统进行表面活性剂类型、反应温度、停留时间、反应前躯体浓度等因素的高通量考察。结合光谱以及透射度、停留时间、反应前躯体浓度等因素的高通量考察。结合光谱以及透射电镜等进行纳米晶形状演变过程的解析；电镜等进行纳米晶形状演变过程的解析；3.3.针对环境友好的针对环境友好的材料体系材料体系(InP(InP、ZnTeZ

10、nTe、ZnO/ZnSZnO/ZnS、InCuSeInCuSe），开发纳米晶），开发纳米晶合成的工艺。并基于前期研究获得的结果进行纳米晶形状的控制。合成的工艺。并基于前期研究获得的结果进行纳米晶形状的控制。4.4.基于获得的环境友好纳米晶的合成工艺，采用模块化微反应系统进行纳米基于获得的环境友好纳米晶的合成工艺，采用模块化微反应系统进行纳米晶的大量制备。晶的大量制备。5.5.针对光电器件中的应用进行纳米晶自组装特性考察，并测试其光学特性。针对光电器件中的应用进行纳米晶自组装特性考察，并测试其光学特性。在此基础上基于荧光寿命等性能的测试进行纳米晶激子动力学、载流子分在此基础上基于荧光寿命等性能的

11、测试进行纳米晶激子动力学、载流子分离以及复合特性的研究离以及复合特性的研究 。反应器结构改进前躯体前躯体A烧瓶合成烧瓶合成样品表征样品表征前躯体前躯体B配合剂改变参数合成配方合成配方微反应合成微反应合成样品表征样品表征实验放大实验放大光伏器光伏器件研究件研究形状演变形状演变机理研究机理研究结构设计结构设计与加工与加工一维以及枝化纳米晶的一维以及枝化纳米晶的合成具有极大的挑战性合成具有极大的挑战性纳米晶形状纳米晶形状演变过程解析演变过程解析 反应体系的选择反应体系的选择前躯体粘度是在微前躯体粘度是在微通道中流动的障碍通道中流动的障碍纳米晶体在光电器件纳米晶体在光电器件中的应用中的应用 1234 谢谢指导！谢谢指导！