通过预共聚合原位制备聚合物%2fzno纳米复合材料及其光学性能论文

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1、南昌大学硕士学位论文通过预共聚合原位制备聚合物/ZnO纳米复合材料及其光学性能姓名：张琳申请学位级别：硕士专业：高分子化学与物理指导教师：陈义旺；李璠20120606摘要lIMIIIIIMIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIlY2141371一近年来，无机半导体纳米晶／聚合物纳米复合材料由于其独特性能备受人们关注，已经被广泛应用于化工、生物医药、半导体发光器件等众多领域。利用聚合物对无机半导体纳米晶进行修饰，制备的无机半导体纳米晶／聚合物复合体系综合了两种材料各自的优点：既利用了聚合物机械力学性能和化学稳定性好、可加工性好等特点，又保留

2、了半导体纳米晶的高迁移率和光学特性。然而，由于大多数无机半导体纳米晶／聚合物复合体系是无机和有机材料共混而成，因此很容易发生宏观相分离，难以实现无机半导体纳米晶的均匀分散；且聚合物的引入减弱了无机半导体纳米晶的光学或电学性能，从而削弱了复合材料的一些特殊性能，限制了复合材料的应用。为了解决这些问题，在无机半导体纳米晶／聚合物纳米复合材料的制备方法上进行了一系列改进，包括半导体纳米晶表面直接修饰法、半导体纳米晶引入聚合物胶体、层层组装法、原位生成法等。在这些方法中，原位生成法是制备具有好的相容性及分散性的半导体纳米晶／聚合物纳米复合材料最有前景的方法

3、。在原位生成法中，半导体纳米晶不是预先制备的，而是将金属离子与聚合物溶液混合形成均质溶液，然后通过化学反应在聚合物基质中原位生成半导体纳米晶，其主要优点在于可以利用聚合物模板原位控制纳米晶的生长。因此，本文首先通过甲基丙烯酸锌和聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸酯(PEGMEMA)自由基共聚将Zn2+预先引入共聚物中，再结合溶胶一凝胶法原位水解制备了核壳结构的ZnO@PPEGMA纳米晶。共聚物壳层的存在使得制备的ZnO@PPEGMA纳米晶具有良好的分散性和更小的粒径，使其在紫外区域的吸收边和荧光发射出现明显的蓝移。ZnO@PPEGMA纳米晶与聚(3．己基噻吩

4、)(P3HT)共混后，P3HT／ZnO@PPEGMA纳米复合物的分散性大大提高，且保持了极好的荧光稳定性。此外，共聚物壳层的存在和ZnO@PPEGMA在P3HT中相容性的提高使P3HT／ZnO@．PPEGMA的荧光发射增强，这表明该体系在光学应用中有潜在的前景。其次，本文阐述了一种新型简单的方法原位制备透明的聚甲基丙烯酸甲酯／氧化锌(PMMMZnO)纳米复合薄膜。首先通过自由基共聚制备甲基丙烯酸乙酸锌(ZnMAAc)和甲基丙烯酸甲酯的共聚物。其中，不对称的甲基丙烯酸乙酸锌作为摘要Zn0纳米晶的前驱体，由于其分子末端只含一个碳碳双键，可避免交联。再通

5、过共聚产物的原位热分解得到PMMA／ZnO纳米复合薄膜。扫描电镜图像表明ZnO纳米晶能均匀地分散在PMMA基体中。随着热分解时间的延长，PMMA／ZnO纳米复合薄膜的荧光强度和在紫外区域的吸收强度增强。然而，薄膜的光学性能随热分解温度的升高而减弱。同时，热重分析表明，相比于物理共混法制备的PMMMZn0纳米复合薄膜和纯PMMA薄膜，原位制备的PMMA]Zn0纳米复合薄膜呈现更好的热稳定性。最后，本文通过氮氧稳定自由基聚合(1n偶P)和原位水解制备了稳定交联的聚(降冰片烯．2．甲醇丁基醚．CO．降冰片烯．2．甲醛)／ZnO(P(BN／NCA)／ZnO

6、)纳米复合薄膜。首先，将烷氧基胺附着在降冰片烯衍生物上合成大分子引发剂P(BN／NCA)．TIPN0。然后通过氮氧稳定自由基聚合引发甲基丙烯酸锌的聚合制备交联接枝共聚物聚(降冰片烯．2．甲醇丁基醚．CO．降冰片烯-2．甲醛)．g．聚(甲基丙烯酸锌)(P(BN／NCA)-g-PZDMA)。由于每个甲基丙烯酸锌分子含有两个碳碳双键，制备的交联聚合物使得ZnO纳米晶的前驱体和聚合物之间以共价键连接，从而导致Zn2+在分子水平上的均匀分散。最后，将聚合物薄膜置于Na0H水溶液中水解原位生成ZnO纳米晶。实验表明，ZnO纳米晶均匀分散在交联的聚合物基体中，不

7、产生聚集现象。与物理共混法制备的未交联P(BN／NCA)／ZnO纳米复合薄膜相比，交联的P(BN／NCA)l／ZnO纳米复合薄膜由于其交联模板的作用展现出更良好的光学性能及光学稳定性。关键词：氧化锌；预共聚合；纳米复合；原位合成；荧光IIABSTRACTRecently,inorganicsemiconductornanocrystals／polymernanocompositesareattractingconsiderableinterestduetotheiruniqueproperties，andmanyapplicationsofsuch

8、nanocompositesinchemistry,biologicalmedicineandsemiconductorl