水溶性CdSe纳米晶与PVK混合体系的制备和发光特性的研究

【摘要】：半导体纳米晶由于其独特的发光特性以及在发光二极管,太阳能电池以及生物标记等领域的巨大应用潜力而受到了广大科研人员的关注。关于半导体纳米晶的制备已经发展了许多方法,其中,在水相中用巯基分子作稳定剂合成Ⅱ-Ⅵ族半导体纳米晶成为研究的热点之一, 它与三辛基氧膦(TOPO)法合成油溶性的纳米晶相比,水相中直接合成水溶性的半导体纳米晶具有成本低,重复性好以及操作简便等优点,而且能够直接应用于生物标记。然而,由于大多数有机聚合物都是油溶性的,将在水相中合成的半导体纳米晶与有机聚合物复合就显得非常困难。由于无机纳米晶与有机聚合物的复合体系与单独的纳米晶和聚合物材料相比较有非常好的发光特性,因此,实现无机纳米晶与有机聚合物的复合就成为目前广大科学工作者关心的课题。Zhang H 等提出了一种从水溶性纳米晶出发,制备发光纳米晶与聚合物复合材料的简便方法。我们以此为基础,将水相中以 L-半胱氨酸盐酸盐作为稳定剂制备的 CdSe 纳米晶用阳离子表面活性剂进行表面改性,使其能够很好的从水相中转移到有机相中,与聚合物 PVK 以不同的质量配比进行混合,研究了该混合体系的发光特性。通过改变反应时间、反应温度以及稳定剂与 Cd 盐的物质的量的比例,制备了一系列不同粒径的 CdSe 纳米晶, 将其与 PVK 以相同的质量配比进行混合,结果发现随着粒径的减小来自于纳米晶的发光却更强,这主要是粒径更小的纳米晶的吸收光谱与 PVK 的发射光谱重叠度更大,从而使得能量传递更加充分。为了验证能量传递的存在,将 CdSe 与 PVK 的混合体系与 PVK 体系的荧光寿命进行了对比,结果发现混合体系的荧光寿命较纯 PVK 体系有所降低,这说明了在 CdSe 与 PVK 体系中存在着能量传递。同时,我们还研究了不同的 CdSe 与 PVK 的质量配比对混合体系发光特性的影响,研究结果表明在 CdSe 与 PVK 的质量配比为2：1时,CdSe 与 PVK 的发光积分强度的比最大,这说明在混合体系中 CdSe 与 PVK 之间的能量传递有一个最佳配比。这主要是因为 CdSe 纳米晶的浓度太大会使的纳米晶之间有聚集,从而会降低纳米晶的发光效率。