论文总字数：17544字

摘 要

本文以丙烯酸盐离聚物为材料，采用原位生成的方法，制备了透明的荧光性能良好的体相硫化镉量子点聚合物杂化材料。首先以自制丙烯酸镉为镉源，通过自由基聚合(FRP)制备出p(N-羟甲基丙烯酰胺-co-N,N-乙烯基己内酰胺)/丙烯酸镉p(NMA-co-VCL)/Cd(AA)₂离聚物。继而以离聚物中Cd² 离子团簇作为微反应器，以硫脲为硫源，原位制备出p(NMA-co-VCL)/CdS纳米晶杂化材料。在合成的过程中，分别考察了丙烯酸镉浓度、硫脲浓度及反应温度对杂化材料荧光性能的影响，得出最佳反应条件。研究发现该荧光复合材料具备对不同离子敏感的特性，尤其是对铅离子的荧光淬灭影响尤为显著，有望发展为重金属传感器。同时复合材料对不同pH值的水溶液有荧光响应性，在pH检测方面有潜在应用。

关键词：CdS纳米晶 聚合物基杂化材料 光学性能 离子和pH敏感

In-situ Synthesis of Nanocrystals-Polymer Hybrid Nanocomposites

Abstract

We report herein a facile method for fabricating transparent bulk CdS nanocrystals (NCs)-polymer hybrid nanocomposites with good photoluminescent (PL) property by using as-prepared ionomers. Firstly, we rationally designed to synthesize bulk p(NMA-co-VCL)/Cd(AA)₂ (cadmium acrylate) ionomers via free-radical polymerization. And then, taking the advantages of this ionomer, fluorescent p(NMA-co-VCL)/CdS hybrids were achieved subsequently in situ by exposing the ionomer under thioure solution. We have explored the influence of thiourea/Cd(AA)₂ concentrations and reaction temperature/time on the PL properties of p(NMA-co-VCL)/CdS hybrid nanocomposites. Simultaneously, by measuring the change in PL properties of the samples, we found that the p(NMA-co-VCL)/CdS hydrogels are responsive to different kinds of heavy metal ions, and the p(NMA-co-VCL)/CdS fluorescent slices exhibit fluorescent sensing toward different pH solution.

Key Words：CdS NCs Hybrid nanocomposites Photoluminescent Sensitive to Ions and pH

目 录

摘要 I

Abstract I

第一章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 纳米晶材料的特性 1

1.3 纳米晶与聚合物组装制备方法 2

1.3.1 共混法 2

1.3.2 “接枝到表面”法 3

1.3.3 “从表面接枝”法 3

1.3.4 原位生成法 4

1.4 纳米晶的应用及发展前景 4

1.5 本课题研究的目的及内容 5

1.5.1 研究目的 5

1.5.2 研究内容 6

第二章 实验部分 7

2.1 实验原料 7

2.2 实验设备与仪器 7

2.3 表征方法 8

第三章 结果与讨论 9

3.1 p(NMA-co-VCL)聚合物基CdS纳米晶杂化材料的制备 9

3.1.1 自由基聚合方法制备离聚物水凝胶p(NMA-co-VCL)/Cd(AA)₂ 9

3.1.2 原位生成法制备p(NMA-co-VCL)/CdS杂化材料 9

3.2 p(NMA-co-VCL)/CdS聚合物基纳米晶杂化材料的荧光性能分析 10

3.2.2 不同丙烯酸镉浓度对杂化材料荧光性能的影响 11

3.2.3 不同硫脲浓度对杂化材料荧光性能的影响 12

3.2.4 不同反应温度对杂化材料荧光性能的影响 13

3.3 X射线衍射（XRD） 14

3.4 荧光寿命分析 15

3.5 形貌分析 16

3.6 不同pH和金属离子对应的荧光分析图 16

第四章 结论 18

参考文献 19

致谢 21

第一章 绪论

1.1 引言

纳米材料作为纳米技术的基础，已经在生物、医药工程、电子、光学器件、传感器、环境科学等许多领域发挥了重要的作用。而量子点纳米晶是重要的荧光纳米材料之一，它的发射光谱具有连续性和荧光性能具有稳定性，而且具备独特的量子尺寸效应、界面效应、小尺寸效应、宏观量子隧道等效应[1-4]，表现出了独特的电、磁、光、催化、热力学等性能。然而，量子点纳米晶的缺点在于难以精确控制成型加工，不易在实际应用使用，限制了它的应用和发展。聚合物基纳米晶杂化材料的连续相为有机高分子基体、分散相为纳米尺寸的刚性无机粒子，利用分子组装技术在分子水平上进行可控组装，实现荧光量子点纳米粒子与有机聚合物复合材料的设计、制备和应用，构筑具有特定功能的纳米杂化材料，是一类典型的无机－有机纳米复合材料[5-6]。聚合物因其光学透明、易加工成型、机械性能可调等优点为纳米晶体的形成、成长与加工提供了优良的环境和应用条件，聚合物的功能特性同样也随着纳米晶的引入而增加和强化。量子点纳米晶材料的物理、化学不稳定性以及难以加工应用的问题可以通过无机纳米晶材料与有机聚合物的复合组装来解决，而且所得的纳米晶杂化材料又具有优越的综合性能，赋予纳米复合材料许多新奇的功能特性[7-8]，比如优越的光学性能、电磁性能、界面特性、生物特性等。纳米晶杂化材料的运用和发展将会是一个生命力极强的广泛的研究领域。

请支付后下载全文，论文总字数：17544字