功能化cds纳米晶的制备及其与聚合物的组装研究

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1、南京工业大学硕士学位论文功能化CdS纳米晶的制备及其与聚合物的组装研究姓名：沈永丰申请学位级别：硕士专业：化学工艺指导教师：陈苏20050101项士学位论文摘要无机纳米粒子与有机聚合物的分子组装技术以及在制备新型纳米复合材料中相关的纳米技术越来越受到现代科学家的关注。这些技术旨在提高无机纳米粒子与有机聚合物基体之间的良好协同作用，赋予纳米杂化材料许多新奇的特性，比如优越的力学性能、光学性能、电磁性能、生物特性以及催化特性。在无机纳米粒子中，半导体CdS纳米晶由于其显著的量子限域效应，超快速的光学非线性响应，紫外光吸收及光致发光等特性，吸引了众多

2、学者致力于CdS纳米晶的制备、物理化学性质的研究及其在各领域的应用研究。CdS纳米晶可以通过溶胶法，反向胶束法等多种方法制备，但采用这些方法制备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，在有机配体地存在下，成功地制各了粒径可控、表面富有羟基活性基团，良好分散在溶剂中的CdS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作实现对纳米尺度的无机／有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，主要包括化学吸附、原位合成、“接枝到表面”和“从表面接枝”等方法。本文分别采用“物

3、理共混”和“原位聚合”两种方法合成了聚氨酯基CdS纳米杂化材料，并采用“接枝到表面”的方法实现了功能化聚醚分子链与CdS纳米晶的组装。本研究以巯基乙醇(ME)为有机配体，以不同原料制备了粒径可控、表面羟基化的CdS纳米晶。实验考察了原料、溶剂的选择与配比，有机配体的用量，及反应温度、时间等工艺条件对CdS纳米晶的尺寸与形态的影响。通过傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、透射电镜(TEM)、紫外一可见光分光光度计(UV-vis)、荧光分光光度计(FL)、热重分析仪(TGA)、X射线衍射仪(XRD)等多种表征方法考察CdS纳米晶的形态、尺寸及其光学性能

4、。为了可以和多种聚合物基体进行组装，我们使用异氰酸酯和具有活性官能团的有机硅偶联剂来修饰CdS纳米晶的表面，通过FT-IR的表征，证实CdS晶体的表面经修饰后，接枝了异氰酸酯、胺基或不饱和双键活性基团。经过巯基乙醇修饰的cds纳米晶可以直接以物理共混的方法与水性聚氨酯摘要形成均匀的杂化物。在本实验中，主要研究了采用“原位聚合”的方法，通过无机纳米粒子与有机聚合物间以化学键相连接，来合成CdS／PU纳米杂化材料。通过FT-IR、TEM、UUvis、FL、TGA、电子扫描电镜(SEM)等表征手段，对杂化材料的结构及性能进行分析和研究。结果表明：Cd

5、S纳米晶表面的羟基先与异氰酸酯反应，接枝的异氰酸酯基团然后与聚氨酯的单体原位聚合，从而实现聚氨酯与纳米CdS粒子的有序组装，形成聚氨酯基体为壳、CdS纳米晶为核的核壳式结构。经化学键结合的CdS纳米晶均匀地分散在聚氨酯基体中，得到的纳米杂化材料具有新的光学性能：在350—450nm之间有较强的紫外吸收，经325nm波长的激光光源照射，发射较强的蓝光和较弱的红光。我们还采用具有环氧基团的有机硅偶联剂与环氧丙烷(PO)一起在双金属氰化络合物(DMC)催化荆下开环共聚，形成具有活性硅烷氧基的功能化聚醚。然后对该功能化聚醚与CdS纳米晶的组装给予了初步

6、研究。关键词：Cd$纳米晶聚氨酯功能化聚醚杂化物纳米复合材料组装硕士学位论文ABSTRACTMolecularassemblytechnologiesofinorganicnanoparticlesandorganicpolymers，andassociatednanoscienceforthesynthesisofrevolutionarypolymernanocompositeshavearousedincreasinginterestamongscientists．Thesetechnologiesandscienceareengaged

7、inimprovingcompatibilitybetweeninorganicnanoparticlesandorganicpolymersandbringingnovelperformancesforthehybridnanocompositessuchasmechanical，electrical，optical，magneticandcatalyticproperties．Oftheseinorganicnanoparticles，CdSsemiconductornanocrystalhasbeenattractingmuchatten

8、tionduetoitsremarkablequantumconfinementeffect，ultrafastnonlinearopticrespo