水相体系中聚合物/半导体复合纳米粒子的研究

水相体系中聚合物/半导体复合纳米粒子的研究

论文摘要

Ⅱ-Ⅵ族半导体纳米粒子是一种重要的光电功能材料,引起了人们的广泛关注,并产生了各种制备方法。通过使用聚乙烯烷酮(PVP)、聚苯乙烯-顺丁烯二酸酐(PSM)作为分散剂,在水溶液中制备了CdS纳米晶体;制备水溶性半导体CdSe纳米晶体,并且利用反相微乳液法对制备所得的CdSe纳米晶体进行了包覆和封装。采用AFM(原子力显微镜)和TEM(透射电镜)表征纳米粒子的形貌;使用XRD(X射线衍射)测试纳米粒子的结构;使用Uv-vis(紫外可见光谱)、PL(荧光光谱)考察了纳米粒子的光学性能。通过FT-IR(红外光谱)推测粒子与聚合物之间可能的作用力。结果显示:1.在PVP存在下,通过控制反应体系的pH值和分散剂的浓度和温度等因素,实现了CdS纳米微粒从球形向棒状的转变。制备的球形纳米粒子具有良好的形貌和粒子分布,并且探讨了巯基乙酸作为修饰剂时,对CdS纳米晶体光致发光性能的影响。2.采用PSM共聚物作为模板,制备的CdS纳米粒子粒径更小且分布更加均匀,显示酸酐官能团对纳米粒子具有良好的固定吸附作用,结果显示在碱性条件下,CdS纳米晶体的光致发光性能更好。3.使用巯基乙酸作为表面修饰剂,制备水溶性CdSe纳米晶体,研究其粒子大小和分布及其光学性质。4.使用反相微乳液法,在反相水核内合成PAM,使其包覆在CdSe纳米表面,制备CdSe/PAM核壳纳米粒子。电镜结果显示制备所得的复合纳米粒子的粒径在70nm左右。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 绪论
  • 1.1 引言
  • 1.2 Ⅱ-Ⅵ族半导体纳米晶体的研究进展
  • 1.2.1 半导体纳米晶体的制备技术
  • 1.2.2 半导体纳米晶体的有机表面修饰技术
  • 1.2.3 半导体纳米晶体的性质
  • 1.2.4 半导体纳米晶体的应用研究
  • 1.3 本课题的背景和意义
  • 1.4 研究思路和实验设计
  • 1.5 本课题研究内容
  • 1.6 实验药品和实验仪器
  • 1.6.1 实验药品
  • 1.6.2 实验仪器
  • 1.6.3 测量与表征
  • 第二章 PVP/CdS复合纳米粒子的制备和表征
  • 2.1 纳米粒子的制备与表征
  • 2.1.1 PVP/CdS体系
  • 2.1.2 PVP/CdSe体系
  • 2.1.3 巯基乙酸修饰HS/CdS纳米粒子
  • 2.1.4 PVP/HS/CdS纳米粒子
  • 2.2 实验结果与讨论
  • 2.2.1 PVP/CdS颗粒的透射电镜表征
  • 2.2.2 PVP作为稳定剂CdS、CdSe颗粒的晶体结构
  • 2.2.3 PVP/CdS纳米颗粒形貌的表征
  • 2.2.4 CdS/SH纳米颗粒形貌的表征
  • 2.2.5 CdS/SH/PVP纳米颗粒形貌的表征
  • 2.2.6 CdSe纳米颗粒形貌的表征
  • 2.2.7 PVP/CdS纳米体系光学性能表征
  • 2.2.8 PVP/CdS体系热稳定性研究
  • 2.2.9 PVP/CdS红外吸收光谱
  • 2.2.10 PVP/CdS结构模型
  • 2.3 本章小结
  • 第三章 PSM为模板制备CdS纳米粒子
  • 3.1 PSM/CdS纳米粒子的制备
  • 3.1.1 PSM共聚物的制备
  • 3.1.2 PSM共聚物的水解
  • 3.1.3 PSM/CdS纳米粒子的制备
  • 3.2 结果与讨论
  • 3.2.1 PSM共聚物GPC分子量及其分布
  • 3.2.2 PSM/CdS纳米粒子的形貌
  • 3.2.3 PSM浓度对粒子的影响
  • 3.2.4 CdS纳米粒子X-ray衍射图
  • 3.2.5 PSM/CdS纳米粒子TEM图
  • 3.2.6 PSM/CdS纳米粒子紫外可见吸收光谱分析
  • 3.2.7 PSM/CdS纳米粒子激发和发射光谱分析
  • 3.2.8 不同pH值对PSM/CdS纳米粒子发射光谱的影响
  • 3.2.9 不同激发波长激发时PSM/CdS纳米粒子发射光谱
  • 3.2.10 PSM/CdS纳米体系红外吸收光谱分析
  • 3.2.11 PSM/CdS纳米体系TG-DTA曲线
  • 3.3 本章小结
  • 第四章 CdSe水溶性纳米晶体的制备和性能研究
  • 4.1 实验原料与实验流程
  • 4.2 CdSe纳米晶体的制备
  • 4.2.1 按如下步骤:
  • 4.2.2 反应机理
  • 4.2.3 CdSe纳米粒子逐级分离
  • 4.3 结果与讨论
  • 4.3.1 CdSe纳米粒子形貌
  • 4.3.2 CdSe纳米粒子X-ray衍射研究
  • 4.3.3 CdSe纳米粒子紫外可见吸收光谱
  • 4.3.4 CdSe纳米粒子激发光谱
  • 4.3.5 反应时间对吸收光谱的影响
  • 4.3.6 分离次数对吸收光谱的影响
  • 4.3.7 分离次数对发射光谱的影响
  • 4.4 本章小结
  • 第五章 反相微乳液法制备CdSe/PAM核/壳纳米粒子
  • 5.1 实验过程
  • 5.1.1 CdSe纳米粒子的制备
  • 5.1.2 微乳液体系制备
  • 5.1.3 聚丙烯酰胺PAM聚合物的合成
  • 5.1.4 PAM/CdSe核壳粒子的合成
  • 5.2 实验结果与讨论
  • 5.2.1 微乳液制备工艺特点
  • 5.2.2 PAM分子量的确定
  • 5.2.3 PAM/CdSe纳米粒子AFM形貌分析
  • 5.2.4 PAM/CdSe纳米粒子光学性质
  • 5.2.5 红外光谱表征
  • 5.2.6 TG-DTA曲线图
  • 5.3 机理探讨
  • 5.4 本章小结
  • 参考文献
  • 致谢
  • 研究成果及发表的学术论文
  • 作者和导师简介
  • 北京化工大学硕士研究生学位论文答辩委员会决议书
  • 相关论文文献

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