CdS纳米复合材料的制备与表征

【摘要】： CdS半导体纳米材料具有量子尺寸效应、表面效应和非线性光学效应等使得其呈现许多新奇的特性,在化学和物理的许多领域有着广泛的应用。纳米复合材料由不同纳米规模的材料复合而成,因而可能赋予新颖的功能性,例如光学性能、热稳定性以及化学活性等,因此纳米复合材料具有更广阔的应用前景。 本文利用正丁胺与二硫化碳在50℃反应生成硫化氢和N,N'-二丁基硫脲(DBTU),然后与Cd~(2+)原位反应成功制备了CdS/DBTU纳米复合材料。FTIR、TG和EDX分析表明CdS复合材料中的有机物是DBTU,并与CdS纳米晶与之间存在较强的相互作用力。XRD和HRTEM的结果表明CdS晶体具有六方晶型。CdS/DBTU纳米复合材料在室温下表现出一定的量子效应,其UV-vis的最大吸收峰发生蓝移。SEM和HRTEM显示纳米线复合材料的直径在70-300nm,长约几个微米,并由许多十至几十个纳米的CdS纳米簇聚集构成。通过其它三个模拟实验,对反应机理进行了探讨。PL光谱的结果表明CdS/DBTU纳米复合材料相对CdS纳米晶以及CdS纳米晶与有机基体DBTU的机械混合物,位于470nm激子发射峰增强和位于500-700nm表面态发射峰减弱,表明粒子表面破较好纯化,同时说明DBTU和CdS存在一定的相互作用力。 利用液相原位沉淀法采用不同的单胺(丙烯胺、丙烯醇胺、乙醇胺、苯胺、对胺基酚、邻胺基酚、对胺基苯甲酸、2-胺基吡啶、萘胺、聚苯乙烯-丙烯胺)与二硫化碳反应原位生成有机基体和产生硫源,制备一系列的纳米复合材料。通过UV-vis、XRD、SEM和FTIR分析结果表明成功制备出纳米复合材料。PL分析表明:由于乙醇胺中的羟基和对胺基苯甲酸羧基对纳米CdS晶体有较强的表面修饰作用,导致CdS的表面缺陷减少,从而使CdS显现出其较强的晶体本体激子态重组的激子发射光谱。并重点研究了聚苯乙烯-丙烯胺与二硫化碳反应制备CdS/聚苯乙烯-丙烯硫脲纳米复合材料。