量子点的研究
膜材料发展前景与展望
膜材料发展前景与展望 一、国内外经济对膜产业的重大需求 近几十年发展起来的膜技术是以具有选择透过性的膜材料作为核心，在膜两侧推动力下，实现混合物分离、提纯、浓缩的分离技术。与过滤、精馏、萃取、蒸发等传统分离技术相比，膜技术具有能耗低、分离效率高、设备简单、无相变、无污染等优点，因此被称为新型高效分离技术。作为一种高新技术，膜技术并不是高不可攀的，实际上，它就在我们身边。比如，随处可购买到的纯净饮用水绝大部分采用膜技术净化得到；为保持乳品的营养价值及水果的风味，牛奶、酸奶、奶酪等也可以采用膜技术进行除菌、浓缩及杂质去除。 在21世纪的多数工业中，膜技术将扮演重要角色，在水资源、能源、环境、传统产业改造等领域发挥重大作用。 在缓解水资源短缺方面，预计到2050年，我国缺水总量将达4000亿m3，因缺水而导致的工业总产值损失大约2000亿元，农业总产值损失大约1500亿元。膜法海水淡化技术、膜法水质净化技术、膜及其集成技术将成为解决我国北方资源性缺水、南方水质性缺水和城市缺水的有效手段。 在化工与石油化工领域，分离过程能耗占到了总能耗的70％左右，分离效率低还导致了严重的环境污染问题。膜分离技术可以高效低能耗地实现高精度分离，是过程工业节能降耗的共性技术之一。譬如，膜法精密过滤代替蒸发，可节能40％以上，减少溶剂消耗量30%以上；膜法渗透汽化技术代替精馏，进行有机物脱水，可节能50％
以上；膜技术是过程工业减排的关键支撑技术，采用膜法处理油田回注水、焦化废水等，可实现工业废水循环利用，减少废水排放量；采用膜法可以实现废酸、废碱资源化利用，实现废液零排放。 此外，膜技术还是改造传统产业、推进相关行业技术进步的高新技术，可以说，膜技术的发展得到了全球范围的高度重视，美国、日本、欧洲等多国政府将膜技术作为21世纪高新技术进行研究与开发，制定了相应的研究开发计划，促进了膜技术和产业的强劲发展。我国政府对膜技术的研究和开发同样十分重视，自“六五”以来，已连续六个五年计划都把膜技术作为重点项目进行支持。2010年出台《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》将高性能膜材料列入战略性新兴产业，为膜技术和膜产业的自身发展，膜应用市场的培育带来了前所未有的机遇。 经过5O多年的发展．中国膜产业逐渐走向成熟。特别是近20年来，中国膜产业高速增长，总产值从1993年2亿元人民币上升到20O8年200亿元(膜行业总产值是指膜制品、膜组件、膜附属设备及相关工程的总值，膜制品与膜组件是整个行业的核心)。 在21世纪的许多工业中，都将膜技术的重要性提升到了战略高度。2009年我国膜产业总产值约240亿元，2010年约300亿元。按照目前年均30%的增幅，未来5年我国膜产业有望突破1000亿元。可以预见，膜技术将迎来产值大幅增加的黄金十年，它所带动的相关产业产值总量更是不可估量。膜技术将在水资源、能源、环境、传统产业改造等领域发挥重大作用。
微波法制备碳量子点及其光学性能研究
摘要 传统的有机染料、半导体量子点等的制备方法复杂，设备和原料成本较高，合成环境 不友好，还容易发生光漂白，并且量子产率较低。作为碳纳米材料领域中的一名新成员，碳量子点(CDs)具有极好的荧光稳定性、水溶性、化学惰性、低毒性、抗漂白性以 及生物相容性，激发波长和发射波长可调控，无闪光现象等优点。另外,碳量子点还有 合成过程简单,仪器设备和原料成本低廉，制备过程可控等优点，使得它可以在生物标 记[1]，生物成像和生物传感[2]，分析检测[3,4]、光催化[5]和光电器件[6]等领域被 广泛的研宄与应用。 目前已经有很多方法成功合成了具有荧光性能的碳量子点，然而很多合成方法因为制 备过程繁琐，原料相对昂贵，反应时间长，荧光量子产率低等缺点，对碳量子点的应 用前景造成阻碍。因此，当前最重要的是寻找一种合成设备和仪器简单，原料成本低廉，并且能快速有效合成碳量子点，以实现荧光碳量子点的大批量合成。微波法制备 过程简单，反应条件能够程序控制，反应速度快，一步完成合成与钝化，并且荧光量 子产率相对较高，因此能够广泛用于荧光碳量子点的合成。 本实验采用微波合成的方法，以柠檬酸为碳源，尿素为表面修饰剂一步合成具有荧光 的碳量子点。通过改变反应温度、时间，结果得到的碳量子点的碳化程度不一样。此外，对所制备的碳点进行了形态、结构的表征及光学性质的研究。该方法合成操作简单，加热和反应速度快，所需时间短，能量高且均匀，所用原料价格低廉易得，绿色 环保，适用于碳点的大批量生产。 第一章绪论 纳米世界在原子和分子等微观世界和宏观物体世界交界过度区域，纳米的长度量级为 10-9 m。二十世纪后期新兴的纳米材料，其在光学、电学、热学、力学、磁学以及化 学等方面具有优良的特性，使其受到了人们广泛的研究。纳米材料即纳米量级结构材 料的简称。纳米材料狭义上是指用晶粒尺寸为纳米级的微小颗粒制成的各种材料，其 粒径为0.1-100nm。广义上所说的纳米材料包括二维纳米薄膜和纳米材料的超晶格等, 一维纳米线、纳米管、纳米棒等，以及零维的纳米粒子。现在，各种纳米材料在物理，化学，材料科学，临床医学以及生命科学等领域具有广泛应用[7]。 纳米效应是在纳米尺度下，物质的电子波性和原子间的相互作用会受到尺寸大小的影响，此时物质表现出的性质完全不同，纳米材料的熔点，磁性，电学，光学，力学以
量子点光学传感器的研究进展.
量子点光学传感器的研究进展 * 来守军 (重庆三峡学院化学与环境工程学院,重庆404000 摘要分别从荧光转换传感器、荧光共振能量传感器、磷光转换传感器和定位传感器等方面综述了量子点光学传感器的发生机理及其在测定金属离子、阴离子、小分子、共振能量转移体系以及磷光材料、固态材料方面的应用。最后介绍了量子点光学传感器存在的问题和发展趋势。 关键词量子点光学传感器 Research Development of Opt ical Sensor Based on Q uant um Dots LAI Shoujun (Depa rtment of Chem istry and Env ir onmental Eng ineering,Cho ng qing T hr ee G or ge U niver sity,Cho ng qing 404000Abstract T he r esear ch dev elopment o f the o pt ical sensor based o n quantum do ts is rev iewed f rom four sect ions,which are fluo rescence -based transduction,fluorescence resonance energ y -tr ansfer -based senso rs,phospho rescence transduction,and immobilizatio n techniques,and it s applications are also rev iewed.T he exist ing pro blems and develo p -ments trend of the optical senso r based o n quantum do ts are intro duced. Key words quantum do ts,optical,senso r *重庆市教育委员会科学技术研究项目资助(KJ081102 来守军:男,1977年生,讲师,博士研究生,主要从事量子点传感器方面的研究 T el:023-******** E -mail:laishj04@https://www.sodocs.net/doc/2411952024.html,
碳量子点光催化
Enhanced Photocatalytic Activity of the Carbon Quantum Dot-Modified BiOI Microsphere Yuan Chen 1,2,Qiuju Lu 1,Xuelian Yan 1,2,Qionghua Mo 1,3,Yun Chen 1,Bitao Liu 1*,Liumei Teng 1,Wei Xiao 1,Liangsheng Ge 1and Qinyi Wang 4 Background The exploration and construction of new photocatalysts with high catalytic efficiency in sunlight is a core issue in photocatalysis all the time and is also significant in solv-ing current environment and energy problems [1–3].Recently,bismuth oxyhalides (BiOX,X =Cl,Br,and I)as a novel ternary oxide semiconductor have drawn much attention because of their potential application in photo-catalysis.Among them,BiOI is photochemically stable and has the smallest band gap (about 1.7–1.9eV),which can be activated by visible light irradiation [4–6].How-ever,the narrow band gap could also lead to a quick re-combination of the photogenerated electron –hole pairs.Hence,inhibiting the recombination of the photogener-ated electron –hole pairs was the key point to enhance the photocatalytic property. Carbon quantum dot (CQD),as a novel issue of re-cently found nanocarbons,exhibits excellent photophysi-cal properties.Especially,the strong size and excitation wavelength-dependent photoluminescence (PL)behav-iors would enhance the photocatalytic properties of the CQD-based composites [7,8].Previous studies have shown that the electron-accepting and transport properties of car-bon nanomaterials provide a convenient way to separate photogenerated electrons;thus,enhanced photocatalytic performance can be achieved through the construction of semiconductor/carbon composites [9,10].Notably,the design of complex photocatalysts (TiO 2/CQDs,Ag 3PO 4/CQDs,Bi 2MoO 6/CQDs)to utilize more sun-light has been reported [11–13].Considering such re-markable properties of CQDs and the limitations of the BiOI photocatalytic system,the combination of CQDs and BiOI may be regarded as an ideal strategy to con-struct highly efficient complex photocatalytic systems.In this work,we prepared a CQD/BiOI nanocomposite photocatalyst via a facile hydrothermal process.The re-sults indicated that the CQDs were successfully com-bined with the BiOI microsphere and the introduction of CQDs could efficiently increase the concentration and the migration ratio of the photogenerated carrier,which was the key for the increased photocatalytic property. Methods Reagents All chemicals used in this study were of analytical grade (ChengDu Kelong Chemical Co.)and were used without *Correspondence:liubitao007@https://www.sodocs.net/doc/2411952024.html, 1 Research Institute for New Materials Technology,Chongqing University of Arts and Sciences,Yongchuan,Chongqing 402160,China Full list of author information is available at the end of the article ?2016Chen et al.Open Access This article is distributed under the terms of the Creative Commons Attribution 4.0International License (https://www.sodocs.net/doc/2411952024.html,/licenses/by/4.0/),which permits unrestricted use,distribution,and reproduction in any medium,provided you give appropriate credit to the original author(s)and the source,provide a link to the Creative Commons license,and indicate if changes were made. Chen et al.Nanoscale Research Letters (2016) 11:60 DOI 10.1186/s11671-016-1262-7
纳米材料研究现状及应用前景要点
纳米材料研究现状及应用前景 摘要：文章总结了纳米粉体材料、纳米纤维材料、纳米薄膜材料、纳米块体材料、纳米复合材料和纳米结构的制备方法，综述了纳米材料的性能和目前主要应用领域，并简单展望了纳米科技在未来的应用。 关键词：纳米材料；纳米材料制备；纳米材料性能；应用 0 引言 自从1984年德国科学家Gleiter等人首次用惰性气体凝聚法成功地制得铁纳米微粒以来，纳米材料的制备、性能和应用等各方面的研究取得了重大进展。纳米材料的研究已从最初的单相金属发展到了合金、化合物、金属无机载体、金属有机载体和化合物无机载体、化合物有机载体等复合材料以及纳米管、纳米丝等一维材料，制备方法及应用领域日新月异。 纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围或由它们作为基本单元构成的材料，包括纳米粉体( 零维纳米材料，又称纳米粉末、纳米微粒、纳米颗粒、纳米粒子等) 、纳米纤维( 一维纳米材料) 、纳米薄膜( 二维纳米材料) 、纳米块体( 三维纳米材料) 、纳米复合材料和纳米结构等。纳米粉体是一种介于原子、分子与宏观物体之间的、处于中间物态的固体颗粒，一般指粒度在100nm以下的粉末材料。纳米粉体研究开发时间最长、技术最成熟，是制备其他纳米材料的基础。纳米粉体可用于：高密度磁记录材料、吸波隐身材料、磁流体材料、防辐射材料、单晶硅和精密光学器件抛光材料、微芯片导热基片与布线材料、微电子封装材料、光电子材料、先进的电池电极材料、太阳能电池材料、高效催化剂、高效助燃剂、敏感元件、高韧性陶瓷材料、人体修复材料、抗癌制剂等。纳米纤维指直径为纳米尺度而长度较大的线状材料，如纳米碳管，可用于微导线、微光纤( 未来量子计算机与光子计算机的重要元件) 材料、新型激光或发光二极管材料等。纳米薄膜分为颗粒膜与致密膜。颗粒薄膜是纳米颗粒粘在一起，中间有极为细小的间隙的薄膜；致密膜指膜层致密但晶粒尺寸为纳米级的薄膜。可用于气体催化材料、过滤器材料、高密度磁记录材料、光敏材料、平面显示器材料、超导材料等。纳米块体是将纳米粉末高压成型或控制金属液体结晶而得到的纳米晶粒材料，主要用途为超高强度材料、智能金属材料等。纳米复合材料包括纳米微粒与纳米微粒复合( 0- 0 复合) 、纳米微粒与常规块体复合( 0- 3复
量子点敏化太阳能电池研究进展_刘晓光
量子点敏化太阳能电池研究进展 111,2* 刘晓光，吕丽丽，田建军 12 （北京科技大学新材料技术研究院，北京 100083；中国科学院北京纳米能源与系统研究所，北京 100083） 摘要：半导体量子点（Quantum Dot，简称QD）因其具有多种优异的光电性能而在太阳能转换方面得到了广泛地应用。量子点敏化太阳能电池（Quantum Dot Sensitized Solar Cell，简称QDSC），因其工艺简单、制造成本低和理论光电转换效率高，被认为是极具发展潜力的新一代太阳能电池。本文介绍了QDSC的基本结构和工作原理、QDSC的转换效率及影响因素、QDSC的研究进展等。另外，我们还对量子点敏化太阳能电池的发展进行了展望。 关键词：量子点；太阳能电池；量子点敏化太阳能电池；研究进展 引言 随着世界经济的快速发展，人们对能源的需求量与日俱增，化石能源作为不可再生能源，已无法满足全球的能源消耗。此外，化石能源的大量使用会造成全球变暖和环境污染等问题。因而，寻求可高效利用并且对环境友好的可再生能源是世界各国的共同目标。太阳能作为一种清洁的可再生能源，已经引起了广泛的关注，被认为是传统能源的最佳替代品。根据所用材料的不同，太阳能 [1] 电池可分为：硅基太阳能电池、化合物薄膜太阳能电池、光电化学太阳能电池、有机太阳能电池和多结太阳能电池等。 量子点，是三维尺寸小于或接近激子波尔半径，具有量子局限效应的准零维纳米粒[2,3] 子。光敏性量子点是一种窄禁带宽度的半 [4][5][6]导体材料，如CdS，CdSe，PbS， [7] InAs等，它可通过吸收一个光子能量产生多个激子或电子-空穴对，即多重激子效应（Multiple Exciton Generation，简称ME G），进而形成多重电荷载流子对，以更加有效地利用太阳能。根据美国物理学家 [8] Shockley和Queisser提出的S-Q极限模型，半导体PN结太阳能电池的光电转换效率极限为31%，如单晶硅、多晶硅太阳能电池等均受限于这一模型。然而以QD为光敏剂构筑的量子点敏化太阳能电池，在MEG效应作用下，则能突破S-Q极限效率模型，具有更高 [9,10] 的理论光电转换效率。并且，QDSC制造成本远低于硅基太阳能电池。因此，QDSC被认为是极具发展潜力的新一代太阳能电池，成为世界范围内研究的热点之一。 1 QDSC的基本结构和工作原理 QDSC是由有机染料敏化太阳能电池（Dye Sensitized Solar Cell，简称DSC）衍生而来，与之不同的是QDSC采用窄禁带宽度的QD取代DSC中的有机染料分子作为电子激发的敏化剂。与有机染料相比，QD不仅 [11~13]具有MEG效应，而且还具有其它优点：（1）QD光谱吸收范围更广，其带隙可以根据其尺寸大小来调节；（2）QD具有比有机染料分子更大的消光系数和光化学稳定性；（3）QD具有大的固有偶极矩，利于激发态电子-空穴的分离。QDSC的工作原理如图1所示，其电池主要是由导电透明电极 （如FTO）、多孔光阳极（如TiO薄膜）、 2 量子点敏化剂（QD）、电解质（如多硫化 物）和对电极（如Cu S）组成。在入射光子 2 的作用下，QD中的电子从价带跃迁到导 带，激发态的电子快速注入到光阳极TiO导 2带中，在FTO玻璃上富集并通过外电路流向 2-对电极，QD中留下的空穴与电解质中 的S
透明导电薄膜的研究现状及应用
透明导电薄膜的研究现状及应用 李世涛乔学亮陈建国 （武汉华中科技大学模具技术国家重点实验室） 摘要：综述了当前透明导电薄膜的最新研究和应用状况，重点讨论了ITO膜的光电性能和当前的研究焦点。指出了目前需要进一步从材料选择、工艺参数制定、多层膜光学设计等方面来提高透明导电膜的综合性能，使其可见光平均透光率达到92%以上，从而满足高尖端技术的需要。 关键词：透明导电，薄膜，平均透光率，ITO，电导率 1 前言 透明导电薄膜的种类有很多，但氧化物膜占主导地位（例如ＩＴＯ和ＡＺＯ膜）。氧化铟锡（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ简称为ＩＴＯ）薄膜、氧化锌铝（Ａｌ－ｄｏｐｅｄＺｎＯ，简称ＡＺＯ）膜都是重掺杂、高简并ｎ型半导体。就电学和光学性能而言，它是具有实际应用价值的透明导电薄膜。金属氧化物透明导电薄膜（ＴＣＯ：ＴｒａｎｓｐａｒｅｎｔａｎｄＣｏｎｄｕｃｔｉｖｅＯｘｉｄｅ的缩写）的研究比较早，Ｂａｋｄｅｋｅｒ于１９０７年第一个报道了ＣｄＯ透明导电薄膜。从此人们就对透明导电薄膜产生了浓厚的兴趣，因为从物理学角度看，透明导电薄膜把物质的透明性和导电性这一矛盾两面统一起来了。１９５０年前后出现了硬度高、化学稳定的ＳｎＯ２基和综合光电性能优良的Ｉｎ２Ｏ３基薄膜，并制备出最早有应用价值的透明导电膜ＮＥＳＡ（商品名）－ＳｎＯ２薄膜。ＺｎＯ基薄膜在２０世纪８０年代开始研究得火热。ＴＣＯ薄膜为晶粒尺寸数百纳米的多晶；晶粒取向单一，目前研究较多的是ＩＴＯ、ＦＴＯ（Ｓｎ２Ｏ：Ｆ）。１９８５年，ＴａｋｅａＯｊｉｏＳｉｚｏＭｉｙａｔａ首次用汽相聚合方法合成了导电的ＰＰＹ－ＰＶＡ复合膜，从而开创了导电高分子的光电领域，更重要的是他们使透明导电膜由传统的无机材料向加工性能较好的有机材料方面发展。 透明导电膜以其接近金属的导电率、可见光范围内的高透射比、红外高反射比以及其半导体特性，广泛地应用于太阳能电池、显示器、气敏元件、抗静电涂层以及半导体／绝缘体／半导体（ＳＩＳ）异质结、现代战机和巡航导弹的窗口等。由于ＩＴＯ薄膜材料具有优异的光电特性，因而近年来得以迅速发展，特别是在薄膜晶体管（ＴＦＴ）制造、平板液晶显示（ＬＣＤ）、太阳电池透明电极以及红外辐射反射镜涂层、火车飞机用玻璃除霜、建筑物幕墙玻璃等方面获得广泛应用，形成一定市场规模。 制备透明导电薄膜的方法很多：物理汽相沉积（ＰＶＤ）（喷涂法、真空蒸发、磁控溅射、高密度等离子体增强（ＨＤＰＥ）蒸发、脉冲激光沉积（ＰｕｌｓｅｄＬａｓｅｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ，简称ＰＬＤ）技术、化学汽相沉积（ＣＶＤ）、原子层外延（ＡＬＥ）技术、反应离子注入以及溶胶－凝胶（Ｓｏｌ－Ｇｅｌ）技术等。然而，适合于批量生产且已经形成产业的工艺，只有磁控溅射法和溶胶－凝胶法。特别是，溅射法由于具有良好的可控性和易于获得大面积均匀的薄膜，而被广泛应用于显示器件中ＩＴＯ薄膜的制备。美欧和日本均在发展ＩＴＯ产业，其中日本夏普、日本电气和东芝三大公司都在其工厂内开发ＩＴＯ薄膜。深圳几家导电玻璃公司在进口和国产生产线上制造ＬＣＤ用导电玻璃。而ＡＺＯ薄膜由于其在实用上还有许多问题，现在还处于研究阶段。综上所述，ＩＴＯ薄膜性能优异，制
碳量子点及其性能研究进展_史燕妮_李敏_陈师_夏少旭_吴琪琳
１０．１４０２８／ｊ ．ｃｎｋｉ．１００３－３７２６．２０１６．０１．００６收稿：２０１５－０３－１９；修回：２０１５－０５－ ０５；基金项目：上海市教育委员会重点创新项目（１４ｚｚ０６９）、同济大学先进土木工程材料重点实验室开放基金（２０１３０１）；作者简介：史燕妮（１９９１－），女，硕士，主要从事碳量子点的制备及其性能研究。Ｅ－ｍａｉｌ：ＹａｎｎｉＳｈｉ＠ｏ ｕｔｌｏｏｋ．ｃｏｍ；＊通讯联系人，Ｅ－ｍａｉｌ：ｗｑ ｌ＠ｄｈｕ．ｅｄｕ．ｃｎ．碳量子点及其性能研究进展 史燕妮１，２，李 敏２，陈 师２，夏少旭２，吴琪琳１， ２＊ （１．东华大学纤维材料改性国家重点实验室，上海 ２０１６２０；２．东华大学材料科学与工程学院，上海 ２０１６２０ ） 摘要：碳量子点（Ｃａｒｂｏｎ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｄｏｔｓ，ＣＱＤｓ）是一种新型的碳纳米材料，因其强的量子限域效应和稳定的荧光性能等一系列优异性能，吸引了化学、物理、材料和生物等各领域科学家的广泛关注。相比传统半导体金属量子点，ＣＱＤｓ还具备优异的低毒性和生物相容性，更拓宽了其在生物领域内的研究前景。本文简要地介绍了ＣＱＤｓ的制备方法，主要包括自上而下和自下而上两个方向。除此之外，本文综述了ＣＱＤｓ突出的物理化学性质和性能，包括ＣＱＤｓ的荧光性能、生物相容性和上转换效应，并对ＣＱＤｓ在其在生物成像上的应用进行了归纳。 关键词： 碳量子点；荧光；低毒性；上转换效应；生物成像从上世纪９０年代初日本科学家ＩＩＪＩＭＡ首次发现碳纳米管开始，到２０１０年两位俄罗斯科学家Ａｎｄｒｅ Ｇｅｉｍ和Ｋｏｎｓｔａｎｔｉｎ Ｎｏｖｏｓｅｌｏｖ因在石墨烯材料研究上的卓越贡献获得诺贝尔物理学奖，科学家们对于碳纳米材料的研究热潮一直持续高涨［１，２］ 。碳量子点（Ｃａｒｂｏｎ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｄｏｔｓ，ＣＱＤｓ），通常定义为尺寸在２０ｎｍ以下的新型碳材料， 由于量子限域效应表现出稳定的荧光性能，尤其是其生物相容性和低毒性大大突破了传统金属量子点材料在生物领域的应用限制［３～５］ 。２００４年ＪＡＣｓ上首次报道了Ｓｃｒｉｖｅｎｓ等在分离碳纳米管时发现了具备荧光性能的碳纳米粒子，但是其荧光产率很低［６］ 。２００６年美国 克莱蒙森大学Ｙａ－Ｐｉｎｇ Ｓｕｎ教授领导的科研小组报道了激光剥离碳源的方法制备的具备较好荧光性能的碳纳米粒子，通过有机分子聚乙二醇等表面修饰，荧光产率可达１０％以上并首次称之为碳点。 作为一种新型的荧光材料，ＣＱＤｓ具备更宽而连续的激发光谱、稳定的荧光性能及其良好的生物相容性和低毒性，并且可通过化学修饰的手段实现功能化，在生物成像、标记和检测等领域有着良好的应用 前景［７～１１］ 。本文就三个研究热点进行了综述，包括碳量子点的制备方法、性能表征以及应用探索并针对 碳量子点在发展过程中存在的问题进行了讨论。 １ 碳量子点的制备 从材料学的角度分析，碳量子点的制备方法目前主要探索了两大类：自下而上和自上而下。自下而上的方法具体是指以小分子作为前体通过一系列的化学反应制备碳量子点，尽管理论上可以实现形貌可控，对碳量子点表面边界结构的修饰也比较便捷，但步骤太繁琐，对设备的要求也比较高，例如微波 法［１２］、溶液化学法［１３］ 等。自上而下的方法的主体思路是通过物理或化学的方法将大尺寸的二维碳网平 面结构切割成小尺寸的碳量子点。目前主要采用具有大尺寸的石墨烯薄片的原材料，激光刻蚀法、电化 学氧化法［１４］、水热法［１５］ 都是自上而下的典型代表。其中激光刻蚀法是最早报道的用来制备碳量子点的 方法之一，通常产物尺寸比较大（３０～５０ｎｍ），荧光效应比较弱，有些甚至几乎检测不到，还需经过有机小分子的表面修饰后才表现出强荧光效应，而且对激光设备的要求也比较高。自上而下的方法可以通过调 节各自的反应参数达到对产物尺寸的调控，而对边界结构的控制通常是不容易实现的［ １６］ 。研究者用电化学氧化法通过外加电势调节碳量子点尺寸的大小，制备了１～３ｎｍ大小的碳量子点， 并发现其荧光性· ９３· 第１期 高 分 子 通 报
膜材料技术的发展现状与市场分析_吕晓龙
膜产业现状及发展趋势 一、膜技术在水处理中的应用 随着人们日益关注水资源短缺问题，作为污水深度净化处理与回用的重要手段，由于具有高效节能等优势，微滤、超滤和反渗透技术在工业、市政及生活污水处理，微污染水处理等领域越来越得到广泛应用，尤其是近几年，膜装置数量和处理能力快速增长，如图1。 从超微滤膜的应用领域看，图2显示，国外主要用于饮用水净化处理，废水处理与再利用也占了很大比例，国内是近几年才开始将超微滤膜用于自来水厂，随着国家自来水标准的提高，超微滤膜在自来水厂的用量也将迅速增长。 二、常用超微滤膜材料 膜技术的核心是膜分离材 料，膜技术在实际应用中的最大 问题就是膜污染。膜污染控制的 途径主要从膜过滤工艺和膜材 料选择两方面考虑，本文从材 料学角度对常用的膜分离材料 做简单介绍。 现在已经开发出了多种膜分 离材料，主要分为有机与无机两 大类。 有机高分子类膜材料主要 有：纤维素衍生物类、聚砜类、 聚酰胺类、聚酰亚胺类、聚酯 类、聚烯烃类、含氟聚合物等。 无机膜材料主要有：金属及 金属氧化物类、无机陶瓷类等。 下面对常用的有机高分子膜 分离材料做简单介绍。 1、纤维素衍生物类膜材料 纤维素是资源最为丰富的天 然高分子，经化学改性成的纤维 素酯类或醚类，是研究和应用最 早的超、微滤和反渗透膜材料。 醋酸纤维素膜材料具有较好的亲 水性，从而使膜具有较高的通量 和较好的抗污染性。其缺点是： pH适用范围窄，pH=3-7；使用 温度低，耐微生物降解差，抗压 密性差等。 纤维素类膜材料的性能与 取代基团的种类和取代度密切相 关，可以通过调节取代基团的种 类和数量在一定程度上改进该类 材料及膜的性能。 最常用作膜材料的纤维素衍 生物有醋酸纤维素（CA）和三 醋酸纤维素（CTA）等。 膜材料技术的发展现状与市场分析 文 / 吕晓龙（天津工业大学生物化工研究所） 海水淡化，纳滤和低压反渗透，超滤和微滤 图1 膜分离装置应用情况图2 国外超微滤膜应用领域分布
量子点发光二极管的研究进展
环境工程 2018·11 67 Chenmical Intermediate 当代化工研究 技术应用与研究量子点发光二极管的研究进展 ＊陈政丞 （宁波诺丁汉大学附属中学 浙江 315100） 摘要：量子点发光技术是近日崛起的一项研究热点，该技术在显示方面的应用价值受到大家的普遍关注，以量子点发光技术为基础的显 示器已经出现。量子点发光技术可为显示屏提供更加饱满的色泽，能够提高显示屏的颜色分辨率，有望取代当前主流的OLED技术开创显示 科技新阶段。目前研究者对于量子点发光材料做了大量研究，主要分为以下三类：二元非氧化物半导体量子点，钙钛矿结构量子点和碳量子点。本文对上述三类量子点发光材料做了详细的介绍，并对其未来的发展提出展望。关键词：量子点；发光二极管；二元非氧化物；钙钛矿；碳点 中图分类号：T 文献标识码：A Research Progress of Quantum Dot Light Emitting Diodes Chen Zhengcheng (Affiliated Middle School of the University of Nottingham Ningbo, Zhejiang, 315100) Abstract ：Quantum dot light emitting technology is a research hotspot that has emerged recently. The application value of this technology in display has attracted widespread attention. Displays based on quantum dot light emitting technology have appeared. Quantum dot light emitting technology can provide more full color for the display screen, can improve the color resolution of the display screen, and is expected to replace the current mainstream OLED technology to start a new stage of display technology. At present, researchers have done a lot of research on quantum dot luminescent materials, which are mainly divided into the following three categories: binary non-oxide semiconductor quantum dots, perovskite quantum dots and carbon quantum dots. In this paper, the above three types of quantum dot luminescent materials are introduced in detail, and their future development is prospected. Key words ：quantum dots ；light emitting diodes ；binary non - oxides ；perovskites ；carbon dots 1.引言 量子点发光材料是一类尺寸约为几纳米的可发光半导体材料的总称，其最大特点是可调控材料的尺寸和组分而使光色和光强相应发生连续变化。量子点发光二极管（QLED）即是以上述材料为核心而构成的一类发光二极管。QLED比目前广泛使用的LCD和OLED拥有范围更广的色域，并在相同光强下较后两者能耗更低，因此在显示方面有独特的应用价值。目前，市场上已经出现基于QLED技术的相关显示设备，因而具有潜在的极高的商业价值。QLED按照层叠次序和出光方向等不同标准分类有不同种类的结构，但其基础部分结构相同，主要如下：依次为电子传输层(ETL)、量子点发光层(QDs-EML)、沉积空穴传输层(HTL)。QLED的发光机理为通电后在电场驱动下，电子和空穴分别由电子传输层和空穴传输层注入，两者在量子点发光层结合形成激子，以释放光子的形式辐射能量。该材料因其具有光谱缺陷少、光谱连续可调等其他发光材料不具有的优点，现已经成为国际发光材料研究热点，有关技术难题正在被研究者们逐一突破。 2.研究内容 目前，研究者已开发出多种量子点发光材料，根据材料的组成和结构可以分为如下三类：二元非氧化物半导体量子点，钙钛矿结构量子点和碳量子点。下面分别对这三类量子材料分做详细的介绍。 (1)二元非氧化物半导体量子点 二元非氧化物半导体是一类常见的半导体材料，主要有CdSe、InP、ZnS等。相较氧化物材料而言，二元非氧化物半导体材料不易导致量子点淬灭，有更好的光稳定性和电流密度，以及更高的能量利用效率。Wang等采用微流体法制备了CdSe/ZnS胶体量子点，该材料在较低电压下即可激发出黄 光，而且亮度较高。Biadala等将毒性较低的InP材料所释放的较暗的激子与更明亮的激子混合，以后者引导前者释放光子，达到了降低毒性并且维持了亮度的效果，实现了电致发光和环境保护方面的双重突破。 (2)钙钛矿结构量子点 钙钛矿结构量子点是指其晶胞内化学结构式为AMX 3的一类量子点发光材料。该材料具有光吸收能力强，体积缺陷密度低，色纯度高和光谱调控简单等特性。目前，研究较为成熟的主要是有机-无机杂化钙钛矿结构、CH 3NH 3PbX 3和CsPbX 3等种类的钙钛矿结构材料。Ruan等通过高温抽气后迅速淬灭的方法分别制备了绿光CsPb(Br 0.8/I 0.2)3、黄光CsPb(Br 0.57/I 0.43)3、红光CsPb(Br 0.45/I 0.55)3等钙钛矿量子点材料，同时他还通过无水合成法制备了钙钛矿量子点荧光粉，该材料在连续工作下发光光谱依然保持稳定，具有极强的光谱稳定性。Li等在氮气气氛保护下采用油浴法制备了CsPbCl 3量子点材料，该材料具有优异的发光性能，而且具有色彩调节丰富和热稳定性好的优点。Song等制备了能够发射蓝光、绿光和黄光的全无机CsPbX 3钙钛矿量子点材料，该材料体系具有连续可调的发光性能，而且具有较高的亮度和量子效率。 (3)碳量子点 碳量子点一般简称为碳点，该材料主要是由sp 2杂化碳，以及氢、氧、氮元素组成的量子点。该材料的最大特点是无毒，并且较其他材料具有更高的光稳定性，具有发光范围连续可调、价格低廉、生物相容性好等特点，在光致发光和太阳能电池方面具有独特的应用价值。Liu等通过一步水热法合成了碳酸盐/碳点混合材料，该材料在光致发光中展现出发光光谱较宽，光谱缺陷较小和色纯度较高的特点。Cao等使用加热离心法制备了碳量子点水溶液，该材料
碳量子点研究
摘要 碳量子点是一种以碳元素为主体的新型荧光碳纳米材料，碳量子点具有许多优良性质主要包括：荧光稳定性高且耐光漂白、激发光宽而连续、发射光可调谐、粒径小分子量低、生物相容性好且毒性低和优良的电子受体和供体等特性还有比传统金属量子点更为优越的特点。碳量子点不但克服了传统有机染料的某些缺点，而且有分子量和粒径小、荧光稳定性高、无光闪烁、激发光谱宽而连续、发射波长可调谐、生物相容性好、毒性低等优点。更易于实现表面功能化，被认为是一种很好的理想材料。对近几年国内碳量子点的研究现状，对电弧法、激光剥蚀法、电化学法、模板法等合成碳量子点的方法进行了简单的介绍，以及合成碳量子的方法分类，论述了碳量子点有望取代传统半导体量子点，在生物成像、发光探针分析等领域进行广泛的应用。检测重金属离子，检测小分子，溶液的酸碱性具有越来越重要的作用，是一种新型的纳米材料。为此，开展荧光碳量子点的基础研究具有重要的理论意义和应用价值,成为近几年的研究热点。本研究中对其性质，合成以及其应用进行了几个方面的综述。 关键词：碳量子点；材料；合成；应用；
Abstract A quantum dot is a carbon carbon as the main element of the new carbon nano fluorescent material having a plurality of quantum dots carbon excellent properties including: light stability, and high bleaching fluorescence excitation light wide and continuous light emission can be tuned to a small particle size low molecular weight, low toxicity and good biocompatibility and excellent electron acceptor and donor still more excellent characteristics than the conventional metal quantum dots characteristics. Carbon not only overcome the quantum dot certain disadvantages of the conventional organic dye, and a small molecular weight and particle size, high fluorescence stability, no light flashes continuously broad excitation spectrum, the emission wavelength can be tuned, good biocompatibility, low toxicity and so on. Easier to implement the function of the surface is considered to be an ideal material good. In recent years, research on the status of domestic carbon quantum dots, quantum dot synthesis method for carbon arc, laser ablation, electrochemical method, template method for a simple introduction, as well as the synthesis of carbon quantum method of classification, discusses carbon quantum dots are expected to replace traditional semiconductor quantum dots, in the field of biological imaging, luminescence probes for extensive analysis applications. Detection of heavy metal ions, the detection of small molecules, the pH of the solution has an increasingly important role, is a novel nanomaterials. To this end, the basic research carried out fluorescent carbon quantum dots has important theoretical significance and application value and become a research hotspot in recent years. The study was reviewed several aspects of its nature, synthesis and their applications. Keywords: carbon quantum dots; materials; synthesis; application
ITO透明导电薄膜替代品发展现状
ITO透明导电薄膜替代品发展现状现在,薄膜液晶显示器的透明电极大量使用的是ITO和In,本文介绍作为其替代品的透明导电氧化物材料的发展现状与前景.用于LCDs透明电极ITO薄膜的最佳替代材料是掺Al ZnO和掺Ga ZnO(AZO与GZO)。从资源和环境的角度来看，AZO是最佳的候选材料。有关ZnO取代ITO用于LCDs透明电极的问题已在实验室实验中得到解决。目前看来，（射频和直流）磁控溅射是最好的沉积具有实用价值的掺杂ZnO薄膜的方法。在玻璃衬底上制备的AZO薄膜电阻率在10?4Ω?cm 数量级，并且拥有几乎均匀的面电阻分布，其厚度可以超过100nm。为了提高电阻率的稳定性，AZO和GZO共掺杂薄膜有了新进展。一个50nm厚的掺杂V的AZO薄膜具有足够的稳定性，可以作为实际应用中的透明电极。然而，如果薄膜的厚度小于30nm的话要获得与ITO相媲美的掺杂ZnO薄膜还是很困难的。 关键词：透明导电氧化物，薄膜，ITO，AZO， GZO，LCD，透明电极，磁控溅射 1 引言 ITO薄膜实际上作为绝大多数液晶显示器的透明电极。目前，铟已成为用于液晶显示器的ITO的主要原料。并且，最近用于平板显示，碱性电池，薄膜太阳能电池的铟显著增加。因为世界铟储量很有限，所以人们普遍认为在不久的将来铟将会短缺。除了资源的可用性问题，最近铟的价格也增加了约10倍。对于一个蓬勃发展的液晶显示器市场，ITO的稳定供应将很难实现。因此，发展LCDs 透明电极ITO薄膜的替代品显得尤为重要。最近，含少量铟或不含铟的透明导电氧化物作为候选材料备受关注。我们曾经指出ITO的替代品有AZO，GZO，ZnO-In2O3-SnO2或Zn-In-O等多元氧化物[1-5]。本文我们介绍一下作为替代ITO 用于液晶显示器透明电极的材料的现状及前景。特别地，有关AZO和GZO代替ITO用在LCDs存在的问题我们将会特别强调其解决方法。