納米光電材料的雙子表面活性劑輔助合成及其性質(zhì)研究.pdf

1、納米光電材料由于其本質(zhì)原子尺度上的結(jié)構(gòu)、特殊的界面和表面結(jié)構(gòu)而具有獨特的性質(zhì),與其相應(yīng)的晶態(tài)本體材料和單個分子的性質(zhì)顯著不同,在光學(xué)和電化學(xué)領(lǐng)域存在著重要的潛在應(yīng)用。納米光電材料的性質(zhì)依賴于其形貌和尺寸,為提高或改善其性能,擴大其應(yīng)用范圍,研究其制備新方法和性質(zhì)具有重要的意義。論文依據(jù)仿生合成原理,利用不同結(jié)構(gòu)和類型的雙子表面活性劑做軟模板構(gòu)建具有光電性能的BaCrO4和PbCrO4納微米材料、CdSe與CdSe/CdS核殼納米材料、硫

2、化物納米材料、CuInS2納微米材料等,論文的主要內(nèi)容如下:
　　1.合成了雙子表面活性劑雙?-磺酸基十二酸聚乙二醇雙酯鈉鹽(簡稱C12-PEG-C12),并用其做軟模板合成了開心果狀的BaCrO4和棒狀的單晶PbCrO4納微米材料。通過調(diào)節(jié)間隔鏈聚乙二醇的鏈長(PEG400和4000)和晶體的陳化時間來研究C12-PEG-C12在控制合成鉻酸鹽納微米材料中的模板效應(yīng)。研究結(jié)果表明:當(dāng)PEG的鏈長和陳化時間改變時,BaCrO4和P

3、bCrO4納微米粒子的尺寸隨之改變,其相應(yīng)的形貌也從多面體變?yōu)殚_心果狀或棒狀,說明聚乙二醇基的雙子表面活性劑在調(diào)控納米粒子的尺寸和形貌方面起到了關(guān)鍵的作用。MCrO4晶體的生長機理,是由于雙子表面活性劑在晶體的表面選擇性的吸附,降低了表面能所導(dǎo)致的。合成的開心果狀BaCrO4或棒狀PbCrO4的納微米粒子具有熒光性質(zhì),是由于亞穩(wěn)三線態(tài)的CrO42-離子發(fā)射熒光的緣故。
　　2.合成了雙子表面活性劑溴化1,10-二(?-十六烷基吡啶

4、)癸烷(Py-16-10-16),用其做軟模板合成了CdSe與CdSe/CdS核殼納米材料。研究了CdSe納米粒子與CdSe/CdS核殼納米粒子的熒光性質(zhì),其熒光光譜在470nm處有一發(fā)射峰,相應(yīng)的熒光量子效率約為18％和35％(相對于羅丹明6G(95％)),特別是CdSe/CdS核殼納米粒子的熒光強度與CdS殼層的厚度有關(guān)。CdSe和CdSe/CdS核殼納米粒子與牛血清蛋白(BSA)的生物共軛作用研究表明:當(dāng)CdSe和CdSe/CdS

5、核殼納米粒子加入到BSA溶液中時,由于納米粒子與BSA分子生成了基態(tài)的配合物而使BSA的熒光強度產(chǎn)生靜態(tài)猝滅。反之,當(dāng)BSA加入到CdSe和CdSe/CdS核殼納米粒子的溶液中時,CdSe和CdSe/CdS納米粒子的熒光強度隨著BSA的加入而增強,可能是由于納米微粒表面與BSA分子形成了類似核殼結(jié)構(gòu)的(CdSe)x(BSA)1-x和(CdSe/CdS)x(BSA)1-x復(fù)合物、消除了部分非輻射弛豫能量損失的結(jié)果。上述熒光猝滅和增強的現(xiàn)象

6、可用于BSA的熒光光譜法測定。
　　3.用雙子表面活性劑Py-16-10-16為軟模板合成了CuS，PbS，CdS與ZnS納米粒子。系統(tǒng)研究硫源和溫度對合成產(chǎn)品的晶體結(jié)構(gòu)和形貌的影響,研究結(jié)果表明:在以TAA為硫源水熱條件下合成的硫化物的形貌和結(jié)晶性能較好。研究了PbS，CdS與ZnS納米粒子的熒光性質(zhì)。用圓二色光譜(CD)對CdS納米粒子與牛血清蛋白(BSA)的生物共軛作用進行了分析,表明BSA與CdS納米粒子作用后,可能是BS

7、A覆蓋在CdS納米粒子的表面,而蛋白質(zhì)本身的性質(zhì)并沒有發(fā)生變化,說明利用納米粒子與蛋白質(zhì)的生物共軛作用,可以用于蛋白質(zhì)的分析檢測且不會導(dǎo)致蛋白質(zhì)變性。此外,研究了CdS納米粒子及其與TiO2復(fù)合后的光催化性質(zhì),兩者對甲基橙均具有良好的光催化降解作用。
　　4.用雙子表面活性劑溴化1,10-二(4-甲基-4-十六烷基哌嗪)癸烷(Pi-16-10-16)和C12-PEG4000-C12為軟模板水熱法合成了In2S3,CuInS2納微米

8、材料和In2S3摻雜TiO2納米材料。研究結(jié)果表明,雙子表面活性劑Pi-16-10-16為軟模板可以控制合成復(fù)雜結(jié)構(gòu)的In2S3和CuInS2多孔微米球,其生長是經(jīng)過納米叢簇和隨后的自然再晶化過程形成的。In2S3納微米材料在397nm處有強的熒光發(fā)射;In2S3和CuInS2組裝成的電池,第一次充放電具有較高的電容量。特別是在TiO2中摻雜少量的In2S3材料,第一次放電可達402 mAh/g,能顯著地提高TiO2的電性能,為制備低成