《半导体量子点能带工程及光电应用》

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项目隶属于无机化学领域半导体纳米晶(量子点)具有不同于体相材料的优异光、电性能, 使其无论在基础研究,还是在诸如健康、能源等应用领域都引起了越来越浓厚的兴趣,量子点正成为功能材料领域研究热点之一。量子点能带隙宽度直接决定了材料的吸收、发光波长。量子点能带隙的可调控性为其各种潜在应用提供了可能,因此能带工程直接决定了量子点的各种潜在应用功能的发挥。该项目围绕荧光量子点能带工程、表面化学修饰展开,致力于开发其在光催化降解有机污染物及荧光探针检测等领域的应用,主要研究成果包括:1.发展和开发了量子点能带工程的新途径、新方法除了传统的"尺寸依赖",课题组相继建立了"结构依赖"及"组成依赖" 的量子点能带隙调控新方法,开发出不同粒径大小的高质量CdTe, CdSe量子点新制备方法,组分及材料结构调控能带隙的合金量子点,过渡金属掺杂量子点及type-II核/壳结构量子点。实现了相同尺寸纳米材料发不同波长荧光,从而有效避免了由于粒子尺寸过小而引起的不稳定等弊端,同时也可避免使用高毒性重金属元素,为量子点无论在光、电器件还是荧光标识成像方面的应用奠定了坚实的材料基础。2.开发了准均相体系量子点光催化剂准均相催化反应同时具有均相催化与异相催化的优点,即高催化活性与催化剂易回收性。该项目系统研究了量子点在有机污染物光催化降解中的光催化活性及影响因素,探讨了光催化反应动力学,开发出了具有高催化活性的、适用于准均相催化体系的半导体Bi<,2>O<,3>, Cu-Zn-In-S量子点催化剂,为量子点在水污染治理的应用奠定了基础。3.设计、开发了高灵敏、高选择性量子点荧光探针基于量子点优异的荧光性能,发展和开发了基于共振能量转移,荧光开、关的系列荧光探针用于生物小分子及环境污染物的高灵敏、高选择性检测。为克服传统的纳米金聚集比色探针存在的假阳性干扰及低选择性的弊端,提出利用待检测物对纳米金的抗聚集作用实现高灵敏、特异性检测。为解决量子点探针应用于生物医学等水相体系所遭遇的难于在水相中分散的瓶颈,通过酰胺耦合反应设计合成出含多齿配位基团的巯基乙胺键联的聚丙烯酸分子用于量子点的相转移,所得的水溶性量子点具有水合半径小,发光效率高,在宽pH范围,高盐浓度和高温条件下长时间荧光稳定等特点从而具有良好的应用前景。已发表SCI论文52篇,其中影响因子大于3.0的论文36篇,包括该领域著名期刊Small 1篇,Nano Research 1篇,Journal of Materials Chemistry 1 篇, Inorganic Chemistry 4篇,Journal of Physical Chemistry C 4篇。以上研究成果获国际同行的高度评价和认可,在著名期刊如Chem.Soc.Rev.,J.Am.Chem.Soc.,Nano Lett.上被正面评价和引用, 20篇重要论文被引用729次,SCI他引618次;其中8篇代表性论文被引用433次,SCI他引366次。已授权国际PCT专利2项,美国专利2项,相关成果具有重要的学术和产业应用价值。通过项目培育,已产生教育部新世纪优秀人才1名,上海市东方学者特聘教授1名,上海市曙光学者及晨光学者各1名。

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