纳米ZnO-聚苯乙烯复合膜的制备及性能研究

【摘要】： ZnO是第三代半导体材料,具有宽禁带、高激子束缚能、价格低廉和环境友好等特点,具有广阔的光电应用前景。纳米结构的ZnO是无机材料中纳米结构最丰富的材料之一,它具有量子限域效应,尺寸效应,表面效应等纳米结构独有的效应,在生产生活的各个领域均有很高的应用价值。 紫外线是一种易对生物和器件造成损害的电磁辐射。将对紫外线有很好吸收性的ZnO纳米颗粒与高分子基体复合,能够制备出对紫外线具有屏蔽作用的有机无机复合物,一些研究者在这一领域已经进行了一定的研究,但依然存在很多问题需要克服,例如如何在不影响复合膜透明性的同时提高其紫外屏蔽性能,如何扩大复合膜基体材料的选择范围,如何制备出廉价可靠的复合膜等,因此高性能抗紫外复合膜的制备这个课题仍然值得人们进一步探索。 本课题在前人工作的基础上,通过溶液法合成了分散性良好的ZnO纳米结构,并制备了具有优良性能的ZnO纳米晶-聚苯乙烯复合薄膜,研究了分散剂对于复合膜性能的影响,主要工作如下: 1.采用了溶液法合成了ZnO纳米晶和纳米棒,所得纳米结构分散性良好,大小均匀,尺寸大小分别为约5 nm(纳米晶直径)和50 nm(纳米棒长度),并研究了所得纳米结构的性能和分散剂对纳米晶的作用。 2.首次通过非原位法制备了具有高紫外吸收率和可见光透过率的ZnO-聚苯乙烯复合薄膜,并利用XRD、TEM、UV-Vis、TGA、PL等测试手段分析了薄膜的形貌结构和光学、热学性能,且调节实验参数制备得到了具有最佳光学性能的复合薄膜:当复合膜中的ZnO含量处于0.75 wt.%至1.0wt.%之间时,薄膜能够吸收99%的紫外线同时保持85%以上的可见光透过率。 3.较系统地考察了分散剂的种类与含量对薄膜性能的影响,通过添加合适的分散剂,能够制备出性能优异的ZnO-聚苯乙烯复合膜,为实现大规模工业化生产透明抗紫外覆膜提供了可能。