探索硫化锌纳米晶的制备及其与聚合物的组装研究

《探索硫化锌纳米晶的制备及其与聚合物的组装研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、南京工业大学硕士学位论文硫化锌纳米晶的制备及其与聚合物的组装研究姓名：郭磊申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：陈苏；陈莉20070610硕士学位论文摘要m㈣⋯111lI删mlllllllllllll㈣wⅢY2083969在分子或原子的水平上设计和操纵物质，实现对无机／有机杂化材料的设计和合成，从而实现对新型功能材料的设计和制备一直是研究者孜孜以求的重要目标之一。有机／无机纳米杂化材料的组装在制备新型聚合物杂化材料中显得尤为重要。由于纳米无机材料与聚合物基体之间的协同作用，使得这些聚合物基无机纳米杂化材料与纯有机聚合物相比具有更好的机械性能，光学性能，电磁

2、性能等。在无机纳米粒子中，半导体ZnS纳米晶由于其显著的量子限域效应，紫外光吸收及光致发光等特性，表现出与体材料截然不同的优异性能，引起了广泛的重视。同时，通过对znS进行合适的掺杂，能够产生全新的发光中心，在制各高性能光学材料方面有广阔的应用前景。ZnS纳米晶可以通过溶胶法，模板法、气相沉积法、反向胶束法等多种方法制备。然而，多数方法制得的晶体表面不含有活性官能团，难以通过化学反应进一步修饰。本课题对此做了大量的研究工作，在有机配体存在下，成功地制备了Q态、表面富有羟基活性基团，良好分散在溶剂中的ZnS纳米晶。随着聚合技术的不断发展，可以通过分子水平的可控操

3、作实现对纳米尺度的无机侑机杂化材料的设计和合成。有机聚合物分子链与无机纳米粒子组装方式很多，主要包括原位合成、化学吸附、“接枝到表面"和“从表面接枝"等方法。本文成功地采用“原位聚合"和“接枝到表面’’方法制备出PMMA／：ZnS纳米晶杂化材料、PU／ZnS纳米晶杂化材料；同时，利用聚合物为模板法合成了分别以聚丙烯酸、丙烯酸／甲基丙烯酸甲酯共聚物为基体的ZnS纳米晶杂化材料；还首次采用催化链转移聚合实现了双键功能化ZnS纳米晶的制各，以及其和聚甲基丙烯酸甲酯的组装。本研究以氯化锌、硫化钠为原料，分别采用巯基乙醇、巯基乙酸为有机配体制备了Q态的、单分散、表面官能

4、团化的Zns纳米晶。通过傅里叶红外光谱仪(FT-Ⅱ◇、紫外．可见光分光光度计⋯s)、荧光分光光度计(PL)、热重分析仪(TGA)、X射线衍射仪卿)等多种表征方法考察ZnS纳米晶的形态、尺寸及其摘要光学性能。本研究还以巯基乙醇为表面修饰剂，H20／DMF为溶剂，通过在硫化锌纳米晶掺杂过渡元素锰、镉，制备得到未团聚且分散均匀的纳米晶溶液，同时得到表面富含羟基基团不同组成的掺杂型硫化锌纳米晶。利用傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、能量分散光谱仪(EDS)、紫外．可见光吸收光谱仪Ⅳv．vis)、X射线衍射分析仪(XIm)、荧光分光光度计(PL)考察了掺杂型纳米晶结构和光

5、学性能的关系规律，并利用紫外灯摄像技术对掺杂型纳米晶的光致发光性能进行研究。结果表明：采用巯基乙醇为配体制备的纳米晶体，通过控制其中掺杂离子的含量，能够获得从紫外光到可见光范围的发光材料。本研究实现了功能化ZnS纳米晶与聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的组装，经过巯基乙醇修饰的ZnS纳米晶表面富含羟基活性基团，可以对其进一步表面修饰。我们使用具有活性官能团的有机硅偶联剂甲基丙烯氧丙基三甲氧基硅烷(ⅧS)来修饰zns纳米晶的表面，通过FB取表征，证实zns纳米晶表面接枝了甲基丙烯酸酯活性基团。表面双键官能团化的Zns纳米晶可以在原位引发聚合制备得到PMMA／ZnS纳

6、米晶杂化材料。通过透射电镜(TEM)、原子力显微镜(AFM)、紫外．可见光分光光度计ⅣV-vis)、荧光分光光度计(PL)、热重分析仪(TGA)，对PMMⅣZnS纳米晶杂化材料的结构及性能进行分析、表征和研究。结果表明：经化学键结合的ZnS纳米晶均匀地分散在聚甲基丙烯酸甲酯基体中，得到的纳米杂化材料热学性能得到一定程度的提高，仍然具备良好的光致发光性能。本研究还使用有机硅处理剂3．氨丙基三乙氧基硅烷(APTS)对ZnS纳米晶进行改性处理，得到表面胺基官能团化的纳米ZnS，成功地采用“接枝到表面"的方法合成了聚氨酯基ZnS纳米晶杂化材料。通过Irv却is、FT_

7、瓜以及表面水接触角的测量对纳米晶以及与PU组装的过程进行了验证。结果表明：APTS与ZnS纳米晶成功发生化学反应，纳米晶表面胺基官能团化，进一步与聚氨酯基活性链段发生化学反应，从而实现聚氨酯与ZnS纳米晶的有序组装，形成聚氨酯基体为壳、ZIlS纳米晶为核的核壳式结构。另外，本研究通过自由基反应制备聚丙烯酸以及丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯共聚物，以聚合物为模板采用液相法合成出聚合物基ZnS纳米晶杂化材料。通过LⅣ．、ris、PL以及F■IR对聚合物基znS纳米晶杂化材料的组装过程以及性能迸II硕士学位论文行了表征分析。本研究还首次采用催化链转移聚合实现功能化ZnS纳米

8、晶的制备及其与聚甲基丙烯酸甲酯的组装。