国家标准 GB/T36081一2018 纳米技术砸化铜量子点纳米晶体表征荧光发射光谱法 NamotehnowgyCharaeterizationfcdtseqwantum dotnanoerystal Fluoresceneespeetrseopy 2018-03-15发布 2018-10-01实施国家质量监督检验检疫总局发布国家标准化管理委员会国家标准
GB/T36081一2018 次目前言引言范围规范性引用文件术语和定义方法原理仪器样品样品检测 8 检测报告附录A(资料性附录》稻化锯量子点纳米品体荧光发射光谱的检附录B资料性附录)量子点纳米晶体相对荧光量子产率的测量附录c资料性附录)量子点纳米晶体荧光发射光谱检测报告参考文献
GB/36081一2018 前言本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草本标准由科学院提出本标准由全国纳米技术标准化技术委员会(SAC/TC279)归口本标准起草单位:国家纳米科学中心,苏州星烁纳米科技有限公司、武汉大学、武汉珈源量子点技术开发有限责任公司,北京北达聚邦科技有限公司本标准主要起草人:刘忍肖、葛广路、朱东亮、王允军、庞代文、朱小波、李青松
GB/T36081一2018 引言量子点是一种具有量子限域效应的荧光纳米粒子,又称纳米晶体,主要是由I-\I族或I-V族元素 nm10n 组成,尺寸一般处于21 nm 量子点纳米晶体具有独特的光学特性;激发光谱波长范围宽而发射光谱波长范围窄,荧光发射峰波长随纳米晶体尺寸的减小而渐次蓝移,荧光发射峰半峰宽与纳米晶体尺寸的单分散性相关含觞量子点具有稳定性好,发光效率高、半峰宽窄(纳米晶体的尺寸分布相对标准偏差小于5%时其荧光发射峰的半峰宽通常小于35nm)波长可调、自吸收小等特点,在光电转换(如L.ED器件、显示面板,场效应晶体管等)和生物医学(如细胞成像、分子标记/荧光探针等)领域得到了广泛的研究和应用本标准的制定将为量子点的荧光发射光谱检测提供规范、统一的表征方法
GB/36081一2018 纳米技术砸化锡量子点纳米晶体表征荧光发射光谱法范围本标准规定了晒化镐量子点纳米晶体的荧光发射光谐检测的表征方法本标准适用于晒化辐量子点纳米晶体的荧光发射光谱表征,其他纳米材料的荧光发射光谱表征也可参照本标准执行规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件 GB/T19267.2刑事技术微量物证的理化检验第2部分;紫外-可见吸收光谱法 GB/T243702009晒化镐量子点纳米晶体的表征紫外-可见吸收光谱方法 GB/T30544.1纳米科技术语第1部分;核心术语 JG178紫外、可见、近红外分光光度计检定规程 JG537荧光分光光度计检定规程术语和定义 GB/T30544.1界定的以及下列术语和定义适用于本文件 3.1 dot 量子点纳米晶体 quantumm nan0crystal 在常温下具有量子尺寸效应的半导体纳米晶体注1:准零维纳米粒子,半径小于或接近于其激子波尔半径注2;受激时通常会发射荧光注3:改写GB/T24370一2009,定义3.1 3.2 量子产率 quantumyield 发光材料的光子发射效率,即发射光子数与吸收光子数之比注改写IEc62607-3-1;:2014,定义3.13 3.3 荧光量子产率qantumfluoreseeneeyieal 发光材料发射的荧光光子数与吸收光子数之比 3,4 相对量子产率 relativequantumyield 相对于典型标准物质的量子产率测量而得到的被测样品的量子产率注，改写IBC8260731l;204,定义3.14
GB/T36081一2018 3.5 绝对量子产率 absolute eqmtumyied 通过测量与发射和吸收光子数直接成比例的一个数值而得到的量子产率注:改写IEC62607-3-1:2014,定义3.15. 3.6 光漂白 photobleaching 在能引发光致发光的必要光剂量照射下,发光纳米材料的荧光强度下降的现象注:光漂白通常会造成量子产率随时间而降低 3.7 光致发光增强 photobrighting 在恒定的人射通量下,量子点等发光纳米材料的发光强度在一段时间后逐渐增加的现象注:光致发光增强的结果是量子产率随时间而增加方法原理量子点的吸收光谱来自于纳米晶体中电子从价带到导带的跃迁,即带隙吸收量子点具有显著的量子尺寸效应,电子和空穴的能级分裂与粒子尺寸密切相关,因此量子点的荧光发射峰波长随纳米晶体的尺寸的增大而浙次红移由于量子点的激发光谱范围宽而发射光谱范围窄,因此不同发射波长的量子点纳米晶体可由同一激发波长激发不同尺寸晒化锅量子点纳米晶体的荧光发射光谐如图1所示 1.0 0.8 0.6- 0.4 血0.2 0.0- M 450 650 600 波长/nm 注箭头指示方向表示随量子点尺寸的增大,对应的荧光发射峰波长渐次红移图1不同尺寸砸化锡量子点纳米晶体的荧光发射光谱仪器 5 5.1紫外-可见分光光度计选择符合JG178规定的紫外-可见分光光度计,波长范围涵盖300nm一800nm 5.2荧光分光光度计荧光分光光度计也称荧光光谱仪选用符合JJG537规定的荧光分光光度计,激发波长范围涵盖 250nm700 nm,发射波长范围涌盖300mm一950nm. 5.3样品池适用于紫外和可见光区光谱检测的、,两面透光或四面透光的石英样品池,1lcm光程
GB/36081一2018 注:可依据GB/T9721进行样品池的选择 5.4仪器标定根据仪器类型,分别依据JJG178,JG537对检测仪器进行检定/校准或依据GB/T19267.2进行测试样品 6.1样品制备晒化镐量子点纳米晶体的制备方法见GB/T24370-2009附录B 晒化量子点纳米晶体需经特定的表面活性剂分子修饰后方可在溶剂中均匀分散,作为紫外-可见吸收光谱和荧光发射光谐检测的实验样品高温油相热解法制备的晒化量子点纳米晶体表面配体为脂肪胫分子,可均匀分散于正己婉甲苯、二氯乙熔等非极性有机溶剂中 6.2测试样品要求待测量子点样品应均匀分散在适宜的溶剂中,形成外观澄清、透明的溶胶样品检测 7.1紫外-可见吸收光谱用紫外-可见分光光度计检测砸化锅量子点纳米晶体测试样品的紫外-可见吸收光谱,在所测得的紫外-可见吸收光谱谱线上标识450nm和带边吸收峰波长(A)与对应的吸光度用于测试荧光发射光谱的测试样品在选定激发波长处的吸光度应小于0.05,推荐吸光度介于 0.03~0.05之间 7.2荧光发射光谱 7.2.1荧光激发波长的选择用荧光分光光度计检测7.1中测试样品的荧光发射光谱检测荧光发射光谐时,推荐激发波长(a)作如下选择拟用于光电转换(尤其显示领域)的量子点测试样品,选择450nm作为激发波长 a b)拟用于生物医学或其他研究或应用领域的测试样品,可选择(a一150,入，一30)nm波长范围内的任意波长作为激发波长,推荐选择(入山一60)nm. 7.2.2测试条件推荐采用如下测试条件: 荧光激发波长(a):入nm; a b 荧光发射波长(a.m)范围:(a+15,A十200)nm)P; 狭缝宽度5nm或101 nm c d 温度;23C士2C 1 测试样品、测试条件和测试步骤可参见GB/T243702009 为避免倍频峰的影响,荧光发射波长范围最大值通常小于激发波长的2倍
GB/T36081一2018 7.2.3测试步骤荧光发射光谱的测试步骤如下: 将2.5ml空白溶剂加人四面透光的石英样品池中,加盖 a b 将样品池置于样品槽中,盖上仪器样品仓盖,确保密封性好不透光设定激发波长、发射波长范围、狭缝宽度、扫描速度等参数,做背底扫描” d 将2.5ml测试样品加人1cm光程、四面透光的石英样品池中,加盖将样品池置于样品槽中,盖上仪器样品仓盖,确保密封性好,不透光; 设定与c)相同的激发波长,发射波长范围、狭缝宽度、扫描速度等参数开始扫描,得到测试样品的荧光发射光谱; g 在荧光发射光谱谱线上标识荧光发射峰波长(a)和半峰宽(AA) h 7.3荧光激发光谱 7.3.1激发波长确认参考7.2.2中荧光发射光谱的波长范围,用荧光分光光度计检测测试样品的荧光激发光谱,以进步确认所选择激发波长的适宜性必要时,考察激发波长对荧光发射波长和荧光强度的影响,可依据荧光激发光谱调整激发波长 7.3.2测试条件推荐采用如下测试条件: 荧光发射波长:7.2.2中所测得的荧光发射波长(入.m); aa )荧光激发波长(a)范围:(300,一30)nm; c 狭缝宽度:5nm或101 nm; d 温度;23C士2C 7.3.3测试步骤荧光激发光谱的测试步骤如下将2.5mL测试样品加人四面透光的石英样品池中,加盖; a) 将样品池置于样品槽中,盖上仪器样品仓盖,确保密封性好,不透光 b 设定发射波长、激发波长范围、狭缝宽度、扫描速度等参数 c 开始扫描,得到测试样品的荧光激发光谱 d 在荧光激发光谱谱线上标识出荧光激发波长 e 晒化量子点荧光发射光谱的检测实例参见附录A 量子点纳米晶体相对荧光量子产率的测量参见附录B 检测报告量子点纳米晶体荧光发射光谱检测报告应包括以下内容测试样品 a 测试样品名称; 溶剂 3) 做背底扫描是为了确定溶剂在设定的发射波长范围内无荧光发射峰
GB/36081一2018 b)测试条件 1)仪器型号(紫外-可见分光光度计、荧光分光光度计); 2测试参数(样品池、激发波长、发射波长范围,狭缝宽度、检测温度) 测试结果: 测试样品的紫外-可见吸收光谱谱线 1) 测试样品的荧光发射光谱谱线; 2 33 测试样品在激发波长处的吸光度、荧光发射峰值波长 d)其他 l)检测日期; 22 检测报告编号; 33 检测单位和检测人员检测报告格式参见附录C
GB/T36081一2018 附录 A 资料性附录) 晒化镐量子点纳米晶体荧光发射光谱的检测砸化锡量子点纳米晶体的制备 A.1 采用高温油相热解法,以氧化锅作为镐源,晒粉作为砸源,以三正辛基氧膊(TOPO)和十四婉基膝酸(TDPA)作为表面配体,三正辛基脚(ToP)作为溶剂制备晒化量子点纳米晶体通过调控成核后晶体的生长时间,可制备不同尺寸的晒化量子点纳米晶体样品 A.2砸化锡量子点纳米晶体的紫外-可见吸收光谱依据GB/T243702009,将不同尺寸的砸化锅量子点纳米晶体样品分别均匀分散于正己烧中形成澄清、透明溶液,用PEL.ambda950紫外-可见分光光度计检测样品的紫外-可见吸收光谱,得到系列样品的紫外-可见吸收光谐谐线,如图A.1所示 s1 sS2 s3 S4 s5 出鲁 300 450 600 750 波长/nm 图A.1不同尺寸晒化镐量子点纳米晶体的紫外-可见吸收光谱根据GB/T243702009,由紫外-可见吸收光谐所测得的带边吸收峰波长可计算得到晒化锅量子点纳米晶体的尺寸,见表A.1 表A.1不同尺寸晒化锡量子点纳米晶体的紫外-可见吸收光谱和荧光发射光谱检测结果带边吸收峰波长入量子点纳米品体尺寸D 激发波长入荧光发射波长入序号 nm nm nm nm s1 404 1.2 340 442 S2 491 2.5 430 503 S3 520 2.9 460 533 S4 543 3.3 485 554 S5 593 4.8 530 604
GB/36081一2018 A.3砸化锡量子点纳米晶体的荧光发射光谱由A.2中测试样品的紫外-可见吸收光谱谐线,读取带边吸收峰波长根据7.2选取激发波长,本示例中所选择的各样品分别先选用带边吸收峰波长减去60nm,即入.=入一60nm作为激发波长,后根据荧光激发光谱检测情况进行微调将测试样品用正已烧稀释,使激发波长(入.)所对应的吸光度介于 0.03~0.05之间,检测荧光发射光谱并标识荧光发射峰波长,如图A.2和表A.1所示 1000 S1 S2 800 S3 S4 600 --S5 400 一 200 400 500 600 700 波长/nm 图A.2不同尺寸砸化锡量子点纳米晶体的荧光发射光谱
GB/T36081一2018 附录 B 资料性附录) 量子点纳米晶体相对荧光量子产率的测量 B.1概述荧光量子产率表示物质发射荧光的能力根据测量方法不同可分为相对荧光量子产率和绝对荧光量子产率绝对荧光量子产率可由经过检定/校准的稳态/瞬态荧光光谱仪直接测量得到,相对荧光量子产率需要用荧光标准物质作为参比样品进行检测并计算得到 B.2相对荧光量子产率相对荧光量子产率的测量需用荧光纳米材料的稀溶液作为被测样品用紫外-可见分光光度计分别测试荧光标准物质和测试样品在激发波长处的吸光度,使吸光度(OD值)不大于0.05 用荧光分光光度计分别测量荧光标准物质和测试样品的荧光发射光谐,并计算测试样品的相对荧光量子产率进行相对荧光量子产率的测量时,作为参比的荧光标准物质的选择应满足如下条件与被测量子点样品具有相近荧光激发波长; a b)与被测量子点样品具有相当或高于被测样品荧光量子产率; c 与被测量子点样品具有尽可能接近的荧光发射波长; 荧光标准物质的荧光性质已被充分表征且已知荧光量子产率 d 量子点纳米晶体的荧光量子产率QY,计算公式见式(B.1): .(B.1 QY =QY,[A,/A.][n,"/n,][F./F] 若用荧光标准物质通过标准曲线测量量子点的相对荧光量子产率QY,,则依据式(B.2): B.2 QY，=QY,[S,/S,][n,/n," 式中 QY 荧光标准物质的荧光量子效率; 荧光标准物质在激发波长处的吸光度; AA 被测样品在激发波长处的吸光度 AA 被测样品溶剂的折射率; n. 荧光标准物质溶剂的折射率; 被测样品的荧光峰积分面积荧光标准物质的荧光峰积分面积; 被测样品的线性回归曲线的斜率 s S -荧光标准物质的线性回归曲线的斜率 B.3相对荧光量子产率的测量 B.3.1荧光标准物质的前处理用精密电子天平取2mg荧光标准物质"粉末置于20ml可密封玻璃瓶中,加人10mL溶剂后摇晃并超声至完全溶解形成浓缩原液用移液器移取2ml.浓缩原液置于10mL容量瓶中,加人8ml. OD值不大于0.05时可适用于朗伯-比尔(BerLamber)定律,若oD值大于0.05会由于浓度过高(包括再吸收效应)而造成朗伯-比尔定律的非线性 5) 荧光标准物质可选择;国家标准物质硫酸奎宁GBW(E)130100,德国BAMF001-F005,罗丹明101或甲酚紫等，
GB/36081一2018 溶剂定容形成稀溶液 B.3.2荧光标准物质的紫外-可见吸收光谱在两面透光的石英样品池中加人2.5mL溶剂做基线扫描后,加人100L所配制的荧光标准物质稀游液,测试紫外-可见吸收光谱,读取在荧光发射光谱测量中拟采用的激发光波长所对应的oD值,用上述稀溶液或溶剂调整样品池中荧光标准物质的浓度,使得最终样品的激发波长所对应的OD值为 0,05,检测最终样品的荧光发射光谱 B.3.3荧光标准物质校准曲线的建立根据荧光标准物质在激发波长处OD值与所取稀溶液的体积进行计算,配制对应激发波长的OD 值分别为0.001,0.003,0.005,0.01,0.03,0.05的系列荧光标准物质稀溶液,该系列光强与其所对应的积分荧光发射强度将用于建立测量相对荧光量子产率的校准曲线参照7.1和7.2检测上述系列荧光标准物质稀溶液的紫外-可见吸收光谱和荧光发射光谱用对应于激发波长的吸光度作轴,积分荧光强度作y轴,建立荧光标准物质校准曲线 B.3.4量子点的相对荧光量子产率的测量根据7.2检测量子点纳米晶体测试样品的荧光发射光谱配制在激发波长处具有不同oD值的系列测试样品溶液,记录测试样品在激发波长处的OD值,检测各测试样品的荧光发射光谱,并计算对应于不同OD值时测试样品的荧光发射峰积分面积用对应于激发波长的吸光度作r轴,积分荧光强度作y轴,建立被测样品的线性回归曲线根据式(B.2)计算测试样品的相对荧光量子产率注意,此处所得为实际测试样品而非稀释前样品的相对荧光量子产率 B.4测量不确定度来源荧光纳米材料的荧光特性测量受检测仪器、检测条件参数和检测人员操作的影响,荧光量子产率测量不确定度的组成也与测试方法相关,建议参考ISO/IECGuide98-3进行测量不确定度的评定相对荧光量子产率测量不确定度的主要来源如下 a)温度测量环境温度应保持恒定检测仪器附近应无热源、,风扇或空调等,否则会使得测试过程不稳定 b)样品浓度测试样品浓度应处于适宜范围若用于建立标准校准曲线的荧光标准物质的浓度过高,则会由于不适用于朗伯-比尔定律的线性范围而造成校准曲线的误差;若用于荧光发射光谱检测的测试试样浓度过高,则可能会由于荧光强度过高使得检测器信号饱和,从而造成荧光强度值不可靠取样误差，测试样品浓度的不精准和重复测试时取样体积的差异也会引人测量不确定度 d)激发光强和激发时间在不牺牲信噪比的前提下,尽可能降低激发光强和缩短激发时间,以避免或减轻荧光纳米材料的光漂白或光增强现象的发生 6)此浓度将作为建立荧光标准物质的荧光光谱校准曲线时的最大浓度,OD值等于0.05可确保在测试荧光发射光谱时避免引起荧光分光光度计检测器的非线性响应,如饱和
GB/T36081一2018 录附 C 资料性附录) 量子点纳米晶体荧光发射光谱检测报告量子点纳米晶体荧光发射光谱检测报告送检单位样品名称送检样品样品状态液态 /固态分散介质/溶剂检测紫外-可见吸收光谱谱线结果 1 带边吸收峰值(入/nm 荧光发射光谱谱线检测结果荧光激发波长(入./nm (2 激发波长处的吸光度荧光发射波长(a/nm 仪器型号检测温度/C 样品池石英( 光程飞检测荧光波长 /nm 条件扫描步长 /nm 狭缝宽度/nm 积分时间/s 检测人员检测单位年检测日期 0
GB/36081一2018 参考文献 GB/T9721化学试剂分子吸收分光光度法通则紫外和可见光部分 ISO/IECGuide98-3UJn Part3:Guidetothe ofun [[2] ncertaintyofmeasurement expression certaintyinmeasurement(GUM:1995) IEC62607-3-l:2014Nanomanu ufaecturing一Keycontrolcharacteristics一Part3-1:Lumines Quantumefficiency centnanomaterials KnutRurack,Fluorescencequantu1yields:methodsofdeterminationandStandards[M. SpingerSserFluorese(2008)5;101-l45.,Springer,2008 [5 AdolfasK.GaigalasandLilWang.Measurementoftheluorescencequantumyieldusinga spectrommeterwithanintegrating spheredetetor[].JournalofResearehoftheNationa!lnstiuleof Standardsand iTelhnoogy 2008，113(1);17-28.

纳米技术硒化镉量子点纳米晶体表征荧光发射光谱法GB/T36081-2018

一、纳米技术和量子点简介

纳米技术是指通过对物质进行控制和组装，使其在尺寸上具有纳米级别特性的科学技术。量子点是一种纳米结构，是一种几十到几百个原子组成的团簇，通常直径在1~10纳米之间。

由于量子点具有较小的尺寸和大的比表面积，因此在材料学、生物医学、光电器件等领域得到了广泛应用。

二、硒化镉量子点的表征方法

硒化镉量子点是一种常见的量子点，以下将介绍其表征方法。

1.荧光发射光谱法

荧光发射光谱法是一种常用的表征量子点荧光性质的方法。该方法的基本原理是通过激发量子点，使其处于高能级激发态，然后在退激发过程中产生特定波长的荧光发射信号。

GB/T36081-2018标准规定了硒化镉量子点的荧光发射光谱测试方法。该方法需要使用荧光分光光度计进行测试，测试时需要将样品溶解在有机溶剂中，并使用紫外光源进行激发。

2.透射电子显微镜（TEM）

透射电子显微镜是一种高分辨率的表征手段，可以观察到纳米级别的物体结构和形貌。

使用TEM对硒化镉量子点进行表征时，需要将样品制备成薄片，并使用TEM进行观察。观察时需要注意控制电子束的强度和时间，以避免对样品的损伤。

3. X射线粉末衍射（XRD）

X射线粉末衍射是一种常用的晶体结构表征方法，可以确定物质的晶体结构、晶胞参数以及晶格畸变等信息。

使用XRD对硒化镉量子点进行表征时，需要将样品制备成粉末，并进行X射线照射。然后通过对X射线衍射图谱的分析，可以确定样品的晶体结构和晶格参数。

三、总结

本文介绍了纳米技术中硒化镉量子点的表征方法，主要使用荧光发射光谱法、透射电子显微镜和X射线粉末衍射法进行表征。荧光发射光谱法是一种常用的方法，可以有效地表征硒化镉量子点的荧光性质；透射电子显微镜和X射线粉末衍射法可以观察到硒化镉量子点的形貌和晶体结构信息。

以上三种表征方法结合使用，能够全面、准确地描述硒化镉量子点的特性和性能，为纳米技术和材料科学领域的研究提供了重要的实验手段。