本書通過多個具體實例，在化學反應和化學工程的交叉領域詳實、深入、系統(tǒng)地介紹了多種量子點材料的微反應合成方法、性能及其在能源、生物、環(huán)境、機械等領域的應用。本書深入淺出地介紹了微反應技術的背景知識，系統(tǒng)分述了微反應技術在材料合成中的發(fā)展及在工業(yè)應用中的新進展。此外，本書還分析了材料規(guī)�；a(chǎn)的前景，為解決工業(yè)裝置中的放大問題，使量子點從實驗室合成走向工業(yè)化制備和生產(chǎn)應用提供了指導，也為開發(fā)高效、低耗、安全、可控的現(xiàn)代化工技術提供了有益的啟示。本書在理論分析、工藝實踐上均具有重要的參考價值，對于讀者了解量子點的基本知識以及微反應合成技術，納米材料相關領域科研人員了解科技前沿研究進展都大有裨益。
《量子點的微反應合成及應用》為“十三五”國家重點圖書、當代化工學術精品叢書· 原創(chuàng)系列圖書，主要介紹了量子點的微反應合成及其應用，內容涵蓋了量子點和微反應技術的概述；CdSe/ZnS及Ⅱ-Ⅵ族復合結構量子點全連續(xù)微反應合成；高效發(fā)光CuInS2和CuInS2/ZnS量子點的合成及工藝連續(xù)化研究；針對量子點的規(guī)�；a(chǎn)工藝進行了經(jīng)濟性分析；含鎘量子點在離子檢測的應用；量子點在太陽能電池中的應用；量子點在結構健康監(jiān)測中的應用。本書內容主要取材于筆者近年來陸續(xù)發(fā)表在該領域的國內外核心期刊上的一系列研究成果。 本書出版的目的是為國內相關領域的研究學者提供學術研究的參考，也可以作為材料、化工、機械相關專業(yè)的研究生的學習用書。
量子點又稱半導體納米顆粒，是準零維納米材料，由少量的原子所構成，其三個維度的尺寸都在10 nm 以下，外觀恰似一極小的點狀物。量子點具有熒光波長可調、激發(fā)波長寬、熒光單色性好、熒光性能穩(wěn)定等優(yōu)異的性能，在太陽能電池、發(fā)光二極管、生物醫(yī)藥等領域有廣泛的應用。量子點作為納米材料中的重要一員，從20世紀80年代引起廣大科學家關注，成為納米技術領域理論與應用研
究的焦點，正成為引領技術革新的關鍵材料。
量子點制備方法可分為物理法和膠體化學法兩大類，其中物理法包括化學氣相沉積法和分子束外延法等；化學法包括有機金屬高溫溶劑熱法、水熱法、微波輻射法、反向微乳液法、電化學沉淀法等。本書介紹了一種連續(xù)高效的微反應合成技術，并對量子點的新應用進行了專門介紹。本書出版的目的是為國內相關領域的研究學者提供學術研究的參考，本書也可以作為材料、化工、機械相關專業(yè)的研究生的學習用書。本書內容主要取材于筆者近年來的一系列研究結果，陸續(xù)發(fā)表在該領域的國內外核心期刊上。
本書介紹了量子點的微反應合成及其應用，內容涵蓋了量子點和微反應技術的概述，CdSe/ZnS及Ⅱ-Ⅵ族復合結構量子點全連續(xù)微反應合成，高效發(fā)光CuInS2和CuInS2/ZnS量子點的合成及工藝連續(xù)化研究，針對量子點的規(guī)�；a(chǎn)工藝的經(jīng)濟性分析，含鎘量子點在離子檢測中的應用，量子點在太陽能電池中的應用，量子點在結構健康監(jiān)測中的應用等。每章后面列有參考文獻以供讀者更深入地了解研究細節(jié)。
本書是在華東理工大學過程設備科學與工程研究室涂善東院士及多位老師、研究生的大力協(xié)助下完成的。書中涉及的內容多為筆者十幾年來培養(yǎng)的研究生完成的，他們是楊洪偉、萬真、付紅紅、袁斌霞、付敏、趙子銘、尹少峰、張成喜、張少甫、姚子豪、鐘祺欣、殷宇航、陳瑩、蘇偉超、張舒?zhèn)H、魏怡飛、黃藝卉等，對他們的付出表示感謝。
本書內容涉及量子點微反應合成的相關工作，近年來，研究組在量子點的應用上做了大量工作。因此，在書稿中我們添加了量子點應用和前沿進展的相關內容。限于水平和時間，本書的錯誤和不當之處在所難免，請讀者不吝批評指正。
欒偉玲
2019年12月于華東理工大學
欒偉玲博士，教授，博士生導師，教育部優(yōu)秀青年教師、上海市曙光學者、上海市教育系統(tǒng)巾幗建功標兵。圍繞微化學機械系統(tǒng)基礎理論
及應用、納米材料合成及能源技術、智能裝備監(jiān)測開展研究，主持國家自然科學基金、國家重點基礎研究發(fā)展計劃（973計劃）子課題、教育部科學技術研究重點計劃、教育部優(yōu)秀青年教師資助計劃、中德國際合作研究計劃、上海市優(yōu)秀留學歸國人員科研基金、上汽集團科技發(fā)展基金等多項攻關課題。
第1章 量子點的概述 ………………………………………………………… １
１．１ 量子點的概念…………………………………………………………… １
１．２ 量子點發(fā)光原理………………………………………………………… ３
１．３ 量子點的光譜調控……………………………………………………… ４
１．４ 量子點的光學性能……………………………………………………… ４
１．５ 量子點的合成…………………………………………………………… ６
１．５．１ 有機金屬高溫溶劑熱法制備量子點研究進展……………………… ６
１．５．２ 水溶性量子點的制備……………………………………………… ８
１．６ 量子點的表征方法……………………………………………………… ９
１．６．１ 吸收光譜和熒光光譜……………………………………………… ９
１．６．２ 熒光量子產(chǎn)率…………………………………………………… １０
１．６．３�。厣渚�衍射（XRD） ……………………………………………… １０
１．６．４ Ｘ射線能譜（EDS）………………………………………………… １０
１．６．５ 電感耦合等離子體發(fā)射光譜（ICP-AES）…………………………… １１
１．６．６ 場發(fā)射透射電鏡（FE-TEM） ……………………………………… １１
１．７ 量子點的應用………………………………………………………… １１
１．７．１ 量子點在發(fā)光二極管中的應用…………………………………… １２
１．７．２ 量子點在太陽能電池領域的應用………………………………… １４
１．７．３ 量子點在生物醫(yī)學中的應用……………………………………… １６
１．７．４ 量子點在離子測定中的應用……………………………………… １７
第2章 微反應技術…………………………………………………………… ２６
２．１ 微反應技術的基本概念……………………………………………… ２６
２．２ 微反應技術的特點…………………………………………………… ２７
２．３ 微反應系統(tǒng)的制造…………………………………………………… ２９
２．３．１ 常用材料………………………………………………………… ２９
２．３．２ 加工技術………………………………………………………… ３０
２．３．３ 連接技術………………………………………………………… ３６
２．４ 微反應技術的應用…………………………………………………… ３９
２．４．１ 微反應技術在化工領域的應用………………………………… ４０
２．４．２ 微反應技術在生物領域的應用………………………………… ４５
２．４．３ 微反應技術在熱動力領域的應用……………………………… ４７
第3章 CdX(X=Se,S)/ZnS及Ⅱ-Ⅵ族復合結構量子點全連續(xù)微反應合成…… ５４
３．１ 概述…………………………………………………………………… ５４
３．２ CdX(X=Se,S)/ZnS全連續(xù)微反應合成………………………… ５４
３．２．１ CdSe 前驅體合成工藝優(yōu)化………………………………………… ５４
３．２．２ CdS/ZnS 核殼量子點合成工藝優(yōu)化……………………………… ６９
３．３�、� Ⅵ族復合結構量子點全連續(xù)微反應合成………………………… ７４
３．３．１ 綠色到深紅色熒光CdSexS1-x合金結構量子點…………………… ７４
３．３．２ 近紅外熒光CdSexTe1-x合金量子點……………………………… ８２
３．４ 微反應模塊系統(tǒng)放大合成核殼結構量子點………………………… ９４
３．４．１ 微模塊介紹……………………………………………………… ９４
３．４．２ 微模塊反應系統(tǒng)的搭建…………………………………………… ９８
３．４．３ 核殼結構量子點的放大生產(chǎn)……………………………………… ９９
第4章 高效發(fā)光CuInS2和CuInS2/ZnS量子點的合成及連續(xù)化工藝研究…… １１０
４．１ 概述…………………………………………………………………… １１０
４．２ 低溫合成廣譜發(fā)光核殼CIS/ZnS量子點的研究………………… １１１
４．２．１ 實驗方法……………………………………………………… １１１
４．２．２ ZnS的包裹對CIS吸收特性的影響和CIS/ZnS的晶體結構分析…… １１２
４．２．３ CIS核反應時間對光學特性的影響……………………………… １１５
４．２．４ ZnS包裹溫度對CIS熒光量子產(chǎn)率的影響……………………… １１６
４．２．５ 配體修飾對量子點光學特性和晶體生長的影響…………………… １１７
４．３ 高效發(fā)光梯度核殼CIS/ZnS量子點的合成工藝研究…………… １２１
４．３．１ 實驗方法……………………………………………………… １２１
４．３．２ CIS/ZnS發(fā)光動力學研究……………………………………… １２１
４．３．３ ZnS殼層包裹時間和核反應時間對CIS/ZnS熒光特性的影響…… １２３
４．３．４ Zn/Cu原料摩爾比對CIS/ZnS發(fā)光特性的影響………………… １２４
４．３．５ 殼層包裹溫度對CIS/ZnS發(fā)光特性的影響……………………… １２５
４．３．６ CIS/ZnS的化學穩(wěn)定性………………………………………… １２６
４．４ CIS和CIS/ZnS量子點的放大生產(chǎn)……………………………… １２６
４．４．１ 實驗工藝及方法………………………………………………… １２６
４．４．２ 主要微反應設備的基本原理及特征……………………………… １２８
４．４．３ 基于微反應器的放大分析……………………………………… １２９
第5章 量子點的規(guī)模化生產(chǎn)工藝設計及經(jīng)濟性分析 ……………………… １３４
５．１ 概述…………………………………………………………………… １３４
５．１．１ 量子點市場分析………………………………………………… １３４
５．１．２ 總資產(chǎn)投資分析………………………………………………… １３５
５．１．３ 總生產(chǎn)成本分析………………………………………………… １３６
５．２ 工業(yè)化微反應器大小初步試算……………………………………… １３７
５．２．１ 工藝說明……………………………………………………… １３７
５．２．２ 設計依據(jù)……………………………………………………… １３８
５．２．３ 工藝部分……………………………………………………… １３８
５．２．４ 循環(huán)冷卻水水質………………………………………………… １４０
５．２．５ 主要設備……………………………………………………… １４０
５．２．６ 微反應設備……………………………………………………… １４１
５．３ 項目投資與經(jīng)濟性分析……………………………………………… １４２
５．３．１ 資本投資估算…………………………………………………… １４２
５．３．２ 總生產(chǎn)成本估算………………………………………………… １４３
第6章 含鎘量子點在離子檢測中的應用 …………………………………… １４６
６．１ 油相合成量子點表面功能化修飾…………………………………… １４６
６．２ 水溶性量子點………………………………………………………… １４９
６．３ CdSe/ZnS量子點對金屬離子的選擇性測試……………………… １５３
６．３．１ 實驗過程……………………………………………………… １５３
６．３．２ 不同金屬離子對量子點熒光強度的影響………………………… １５３
６．３．３ CdSe/ZnS量子點對Pb2+ 的定量檢測…………………………… １５４
６．３．４ Pb2+ 對量子點熒光猝滅機理的探討……………………………… １５５
第7章 量子點在太陽能電池中的應用……………………………………… １５９
７．１ 概述…………………………………………………………………… １５９
７．１．１ 太陽能電池的工作原理………………………………………… １６１
７．１．２ 納米晶在太陽能電池中的應用…………………………………… １６１
７．２ 量子點聚合物太陽能電池結構設計………………………………… １６２
７．２．１ 傳統(tǒng)結構電池的特點…………………………………………… １６２
７．２．２ 反向結構電池的特點…………………………………………… １６３
７．２．３ 太陽能電池的結構構建與制備…………………………………… １６４
７．３ CdSe納米晶聚合物復合太陽能電池的制備……………………… １６５
７．３．１ 納米晶聚合物電池中各能級的標定……………………………… １６６
７．３．２ 活性層厚度的優(yōu)化……………………………………………… １７０
７．３．３ 熱處理工藝的優(yōu)化……………………………………………… １７１
７．３．４ CdSe納米晶對光電性能的影響………………………………… １７３
７．３．５ 電池的穩(wěn)定性…………………………………………………… １７６
７．４ FeS2納米晶聚合物復合太陽能電池的制備……………………… １７６
７．４．１ 水熱法制備FeS2黃鐵礦納米晶………………………………… １７８
７．４．２ 燒瓶溶劑熱法制備FeS2黃鐵礦納米晶…………………………… １８０
７．４．３ FeS2納米晶聚合物太陽能電池性能……………………………… １８２
７．４．４ FeS2納米晶LUMO與HOMO值的測試………………………… １８３
７．４．５ FeS2納米晶聚合物太陽能電池的能級結構……………………… １８４
７．４．６ 電池的穩(wěn)定性…………………………………………………… １８６
７．４．７ 光強變化對電池性能的影響……………………………………… １８９
第8章 量子點在結構健康監(jiān)測中的應用…………………………………… １９４
８．１ 結構健康監(jiān)測的概述………………………………………………… １９４
８．１．１ 背景…………………………………………………………… １９４
８．１．２ 裂紋檢測方法…………………………………………………… １９５
８．１．３ 應力應變檢測方法……………………………………………… １９７
８．１．４ 量子點受力導致性能變化的研究………………………………… １９９
８．２ 量子點的微裂紋監(jiān)測………………………………………………… ２００
８．２．１ 實驗試樣的制備工藝…………………………………………… ２００
８．２．２ 熒光信號產(chǎn)生及裂紋寬度監(jiān)測范圍……………………………… ２０２
８．２．３ 裂尖形成步驟…………………………………………………… ２０７
８．２．４ 環(huán)氧樹脂膜裂紋與金屬裂紋的同步性考察……………………… ２０８
８．２．５ 原位拉伸下微裂紋實時監(jiān)測……………………………………… ２１０
８．２．６ 量子點環(huán)氧樹脂膜熒光響應機理討論…………………………… ２１２
８．３ 量子點的應力應變監(jiān)測……………………………………………… ２１３
８．３．１ 實驗試樣的制備工藝…………………………………………… ２１３
８．３．２ 量子點環(huán)氧樹脂拉伸及壓縮過程中的應力應變響應……………… ２１４
８．３．３ 量子點環(huán)氧樹脂監(jiān)測金屬應力應變……………………………… ２１８
８．３．４ 熒光強度應力應變關系機理分析……………………………… ２２２
８．４ 量子點環(huán)氧樹脂的熒光性能影響因素研究……………………… ２２８
８．４．１ 溫度對熒光穩(wěn)定性的影響……………………………………… ２２８
８．４．２ 量子點濃度對熒光穩(wěn)定性的影響………………………………… ２２９
８．４．３ 激發(fā)光強對熒光穩(wěn)定性的影響…………………………………… ２２９
８．４．４ 激發(fā)時長對熒光穩(wěn)定性的影響…………………………………… ２３０
８．４．５ 重復激發(fā)對熒光穩(wěn)定性的影響…………………………………… ２３１
８．４．６ 量子點熒光性能變化的機理研究………………………………… ２３２
第9章 微反應技術在醫(yī)療衛(wèi)生領域的應用………………………………… ２３７
９．１ 生命科學領域………………………………………………………… ２３７
９．１．１ 臨床分析……………………………………………………… ２３８
９．１．２ 免疫分析……………………………………………………… ２３８
９．１．３ 法醫(yī)鑒定……………………………………………………… ２３９
９．１．４ 單細胞分析……………………………………………………… ２４０
９．１．５ 組織器官芯片………………………………………………… ２４１
９．２ 公共衛(wèi)生領域………………………………………………………… ２４４
９．３ 醫(yī)藥領域……………………………………………………………… ２４５
９．４ 農(nóng)業(yè)領域……………………………………………………………… ２４６
９．５ 總結…………………………………………………………………… ２４７
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