CdSe纳米粒子复合膜的组装及其光学性能.pdf

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1、第27卷第l2期应用化学V0j．27No．122010年l2月CHINESEJOURNALOFAPPLIEDCHEMISTRYDeC．2010卟啉$~／CdSe纳米粒子复合膜的组装及其光学性能李向清“李凤康诗钊穆劲(“上海应用技术学院化学与环境工程学院上海200235；华东理工大学化学与分子工程学院上海)摘要采用静电自组装的方法，将带有相反电荷的水溶性卟啉——碘化三甲胺基苯基卟啉铜与CdSe纳米粒子交替沉积，制备了一种新型的有机一无机纳米复合薄膜。紫外一可见吸收光谱表明，复合膜是逐层、均匀沉积的。扫描电子显微镜照片显示

2、复合膜中纳米粒子分布均匀，膜结构中缺陷少。此外，还通过光谱手段系统地研究了该复合膜的发光性能、纳米粒子与卟啉之间的相互作用及膜的光稳定性。研究结果发现，CdSe纳米粒子与CuTAPP1分子之间存在较强的相互作用，能产生由CuTAPPI到CdSe的光诱导电子转移。而且，在该复合膜中CuTAPPI的光稳定性较高。关键词卟啉．CdSe，纳米粒子，复合膜，发光中图分类号：O611文献标识码：A文章编号：100043518(2010)12—1409434D0I：10．3724／SP．J．1095．2010．00126随着具有层状

3、纳米结构的有机一无机杂化材料在光电转换、显示、太阳能电池¨刮等方面的探索和应用，关于纳米粒子复合薄膜的组装、结构和性质的研究成为当前纳米器件领域中的前沿课题之一。卟啉是一类平面、共轭大环染料分子，化学稳定性好。更重要的是，卟啉在可见光区有很强的吸收，能对多数宽禁带半导体进行有效敏化，是一类非常令人感兴趣的光敏材料。文献[4-5]的研究表明，只有紧密吸附在半导体表面的单层染料才能够产生有效的敏化。然而，在一个平滑的表面，单层的染料分子仅能吸收不到1％的入射光。因此，染料电极不能有效地利用入射光是造成有机染料太阳能电池光转

4、化效率较低的重要原因。要提高有机染料太阳能电池的光转化效率，必须制备出有较高比表面积、能吸附更多单层有机染料的基质材料。为此，人们进行了大量的研究。其中，高度有序的功能薄膜表现出广阔的应用前景。具有理想结构和性质的多层自组装体为组装高度有序的功能薄膜提供了有意义的参考一。对其的深入研究对今后高度有序的功能薄膜在太阳能电池中的应用具有重要意义。基于这一思想，本文选择表面带有负电荷、比表面积较大的CdSe纳米粒子与带有正电荷的水溶性碘化三甲胺基苯基卟啉铜作为组装单元，通过快速静电自组装制备了稳定、均一、光学性能优良的卟啉／

5、CdSe纳米粒子复合膜。并系统地研究了复合膜的形成机制，克服膜结构中缺陷的方法以及复合膜光学性能的影响因素。选择与文献报道不同的卟啉铜作为组装单元，不但能充实卟~／CdSe复合膜的种类，且为进一步选择何种金属卟啉与CdSe组装以制备光学性能优良的卟啉／cdse复合膜提供依据。1实验部分1．1试剂和仪器CdSe纳米粒子按照文献[9]方法制备；碘化三甲氨基苯基卟啉铜(CuTAPPI)参考文献[10]方法制备并提纯。实验用水为二次重蒸去离子水。利用日本RigakuJEOLJSM-6360LV型扫描电子显微镜观察复合膜的表面形

6、貌；CdSe纳米粒子及复合膜的光学性质由上海尤尼柯仪器有限公司生产的WFZUV一2102PCS型紫外．可见分光光度计和日本岛津RF．5301PC型荧光光谱仪测定。1．2复合膜的组装将经过处理的干净石英基片首先浸泡到4．0×10mol／L带有负电荷的CdSe纳米粒子溶液中，10min后取出，用蒸馏水洗涤3次，干燥后再放人1．0×10mol／L带有正电荷的CuTAPPI溶液中浸泡20104)3-04收稿，2010-04-26修回上海市教委重点学科项目资助(J51503)通汛联系人：康诗钊，男，教授；E—mail：kangs

7、z@sit．edu．cn；研究方向：纳米化学及无机固体化学应用化学o0o0D《第27卷10min，取出后再用蒸馏水洗涤3次，干燥，如此完成一层膜的组装。重复以上操作，可制备CdSe与CuTAPPI交替自组装多层膜(CdSe／CuTAPPI)过程如Scheme1所示。Qua~zplatetreatedwithPDD．ff卜1．CdSe(CdSe。CuTAPPI)一2结果与讨论2．1复合膜的组装通过紫外一可见吸收光谱监测了CdSe纳米粒子与CuTAPP1分子的自组装过程，结果如图1所示。从图1可以看出，当复合膜层数增加时其

8、在419llm处的吸收峰位置无明显位移，且吸光度随膜层数的增加而呈线性增加(见图1中插图)，说明多层膜的生长是连续、均匀、有序的过程，膜层问无聚集。图1CdSe—CuTAPPI复合膜的紫外一可见吸收光谱图26层CdSe—CuTAPPI复合膜的SEM照片Fig．1UV—VisspectraoftheCdSe—CuTAPPIFig．2