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研究生: 林含芳
論文名稱: 配位基對硒化鎘奈米粒子之光學性質研究
Ligand effect on optical properties of CdSe nanoparticles
指導教授: 洪偉修
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 化學系
Department of Chemistry
論文出版年: 2012
畢業學年度: 100
語文別: 中文
論文頁數: 58
中文關鍵詞: 硒化鎘配位基
英文關鍵詞: CdSe, Ligand
論文種類: 學術論文
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  • 本論文主要藉由光譜之變化,剖析正烷基胺和正烷基硫醇與硒化鎘表面作用狀態。我們利用化學膠體法製備硒化鎘奈米粒子,紫外可見光光譜儀、螢光光譜儀、X光粉末繞射儀作光學性質及結晶性之鑑定。正烷基胺和正烷基硫醇為吸附物,去修飾硒化鎘表面。低濃度的正烷基胺能增強PL強度,而正烷基硫醇會導致PL強度焠滅。胺類使吸收和放射光譜都出現藍移,硫醇分子造成紅移發生。硒化鎘溶液加入正烷基胺有助於鈍化硒化鎘表面,它的頭端基能提供電子給金屬離子形成的懸空鍵,減少表面缺陷。正烷基硫醇與粒子作用,則會造成缺陷放光增加。對於配位基與奈米粒子作用情形,我們也建立Langmuir 模型求出吸附鍵結常數。以電子效應解釋其表面反應機制,正烷基胺有較強的供電子能力,使生成的反鍵結軌域提升至硒化鎘LUMO之上,消除了電子捕捉態。正烷基硫醇不傾向供給電子,無法消除捕捉態。

    We studied influence on alkylamine and alkanethiol surface of CdSe through the variation of optical spectra. We Prepared CdSe nanoparticles were synthesized by using chemical colloidal method. The optical properties and crystallinity of CdSe are monitored by UV-Visible spectroscopy, Fluorescent spectrophotometer and X-ray powder diffractometer. Alkylamine and alkanethiol as adsorbates to modify surface of CdSe. Alkylamines enhance the CdSe photoluminescence(PL) and thiol quench CdSe PL. Amines induce a blue shift in both absorption and emission spectra and, while thiols cause a red shift. Alkylamine could effectively passivate surface of CdSe, its headgroup donate electrons to dangling bonds of metal ion(Cd2+), which led to decrease the surface defects. The results also presented here that show the deep trap emission enhancement from alkanethiol interaction with CdSe. We also use Langmuir model to estimate adsorption binding constants for the Ligand interaction with surface of nanoparticle. Mechanism for the electronic properties of surface. Alkylamine have stronger electron donating ability to form antibonding orbital above LUMO of CdSe, which means that eliminate the electron trap state but alkanethiol does not tend to donate electrons that which cannot eliminate the trap states.

    中文摘要 Ⅰ 英文摘要 Ⅱ 謝誌 Ⅲ 目錄 Ⅴ 圖目錄 Ⅷ 表目錄 XI 第一章 緒論 1 1-1 奈米材料的基本性質 1 1-1.1 材料結構 1 1-1.2 量子尺寸效應 3 1-2 奈米粒子之製備 7 1-2.1 半導體材料製程 7 1-2.2 膠體化學合成 8 1-3 界面穩定劑與表面修飾 10 1-3.1界面穩定劑 10 1-3.2表面修飾 12 第二章 實驗儀器之原理 15 2-1紫外-可見光光譜 15 2-2 螢光光譜 16 2-2.1分子的螢光成因 16 2-2.2光致螢光 18 2-2.3量子產率的計算 18 2-3 X光繞射 21 2-3.1基本結晶學 21 2-3.2布拉格定律 21 第三章 實驗步驟 23 3-1 實驗藥品 23 3-2 硒化鎘之製備 25 3-3 配位基修飾硒化鎘表面 26 3-4 配位基濃度效應 27 第四章 結果與討論 28 4-1 硒化鎘表徵分析 28 4-1.1硒化鎘粒徑 28 4-1.2硒化鎘的消光係數 29 4-2 X光繞射分析 31 4-3 溶劑影響 33 4-4 不同配位基之表面修飾 34 4-5 配位基的濃度效應 36 4-5.1 PL強度 36 4-5.2 位移 40 4-5.3 FWHM 43 4-6 不同粒徑比較 44 4-7 配位基與硒化鎘的吸附鍵結常數 45 4-8 電子效應 50 第五章 結論 53 參考文獻 55   圖目錄 第一章 緒論 圖1-1 奈米材料結構與能階密度分佈 1 圖1-2 立方體的邊界n和表面原子分佈之關係 5 圖1-3 奈米結構材料製程示意圖 7 圖1-4 單分散膠體生長過程 9 圖1-5 TOPO包覆硒化鎘 11 圖1-6 界面穩定劑扮演粒子間的絕緣層 11 圖1-7 配位基對表面的吸附作用 13 第二章 實驗儀器原理和介紹 圖2-1 塊材和4nm之硫化鎘的吸收光譜 15 圖2-2 螢光產生機制 16 圖2-3 光激螢光光譜半高全寬示意圖 17 圖2-4 光致螢光示意圖 18 圖2-5 標準品和待測品的吸收度與螢光積分值的關係 20 圖2-6 布拉格繞射示意圖 21 第三章 實驗儀器介紹、原理 第四章 結果與討論 圖4-1 硒化鎘的粒徑大小與吸收波峰的關係 28 圖4-2 硒化鎘的粒徑與消光係數關係 29 圖4-3 硒化鎘之X光繞射圖譜 31 圖4-4 硒化鎘分散於不同溶劑之螢光光譜 34 圖4-5 配位基對硒化鎘PL強度變化 35 圖4-6 正丁胺(上)和1-十八胺(下)濃度效應所對應之2.7nm硒化鎘PL強度比 37 圖4-7 正丁硫醇(上)和1-十八硫醇(下)濃度效應所對應之2.7nm硒化鎘PL強度比 39 圖4-8 帶隙放光和缺陷放光示意圖 40 圖4-9 紫外可見光光譜:正丁胺和正丁硫醇(上);1-十八胺和1-十八硫醇(下)濃度效應所對應之位移 41 圖4-10 PL光譜:正丁胺和正丁硫醇(上);1-十八胺和1-十八硫醇(下)濃度效應所對應之位移 42 圖4-11 配位基對2.7nm和3.7nm硒化鎘之PL位移 44 圖4-12 Langmuir等溫吸附模型建立正丁胺(上)正十八胺(下)對2.7nm硒化鎘之等溫吸附曲線 46 圖4-13 Langmuir等溫吸附模型建立正丁硫醇(上)正十八硫醇(下)對2.7nm硒化鎘之等溫吸附曲線 47 圖4-14 Langmuir等溫吸附模型建立正丁硫醇 (上)正十八硫醇(下)對3.7nm硒化鎘之等溫吸附曲線 48 圖4-15硒化鎘未加Ligand(A)與強σ-donating能力分子鍵結(B) 與弱σ-donating能力分子鍵結(C)的能階軌域 52 圖4-16 正烷基胺和正烷基硫醇和硒化鎘鍵結之分子軌域圖 52   表目錄 表1-1 半導體材料 2 表2-2 膠體奈米粒子與配位基作用之PL強度變化 14 表3-1標準品種類 19 表3-1配位基種類 26 表3-2加入之配位基之濃度範圍 27 表4-1 硒化鎘吸收光譜之表徵分析 30 表4-2 硒化鎘的JCPDS卡片 32 表4-3 配位基的吸附鍵結常數 49

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