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作为典型的Ⅱ-Ⅵ纳米半导体材料,Q态CdS纳米粒子(Q-CdS)具有优异的光电性能,且表现出明显的尺寸依赖性,使之成为当前纳米材料研究和开发的重要对象。本文系统综述了国内外关于Q-CdS及其聚合物复合材料的研究情况;采用不同方法合成了一系列小尺寸、粒径分布窄的的Q-CdS,然后将Q-CdS与功能聚合物(PANI)/P(MMA-BA)复合,得到Q-CdS/聚合物复合体系,并对其光电性能进行了研究。
1.以聚乙烯醇为分散介质,分别以十二硫醇、巯基乙醇、硫脲为表面修饰剂,制备了Q-CdS纳米粒子;针对以硫脲为表面修饰剂体系,研究了硫脲加入量、PH值及Na2S加入量对Q态CdS纳米粒子的影响。发现增大硫脲加入量及减小Na2S加入量都将使Q-CdS紫外吸收峰逐渐蓝移,且峰形变得尖锐,说明生成的纳米粒子粒径减小,粒径分布变窄。与对pH值十分敏感的聚乙烯吡咯烷酮-硫脲体系比较,该体系在较宽pH值范围(14~4)内,所得Q-CdS粒子的紫外特征吸收峰不发生位移,粒子尺寸相近。进一步减小pH值至pH=2时,Q-CdS粒子的紫外吸收峰明显红移,说明粒子尺寸明显增大。
2.对不同表面修饰剂修饰得到的三种不同尺寸Q-CdS的进行了紫外-可见吸收光谱、XRD及荧光光谱研究,发现粒子都表现出明显的量子尺寸效应;且不同表面修饰剂修饰得到的Q-CdS荧光性能明显不同。
3.采用聚合-硫化同步分散法,以硫代乙酰胺(TAA)为硫源,丙烯酸为聚合单体,采用氧化-还原引发剂((NH4)2S2O8-NaHSO3))引发,通过体系自身释放热量,实现了聚合硫化同步进行,从而得到了Q态CdS纳米粒子。利用紫外-可见吸收光谱、X-射线粉末衍射、透射电子显微镜对其粒径、形态及量子尺寸效应进行了研究。通过调节TAA加入量和聚合物浓度可得到不同粒径大小的Q-CdS,而改变引发剂质量百分比可控制CdS的单分散性。
4.以P(MMA-BA)为基体成膜材料,采用溶液共混法得到一系列不同CdS/PANI含量的Q-CdS/PANI-P(MMA-BA)纳米复合膜,并对其光电性能进行了研究。结果表明:P(MMA-BA)的加入弥补了PANI不易成膜的缺点;Q-CdS与PANI存在一定的协同作用,两者复合后对材料的光电性能都有明显的提升。