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可溶性聚苯胺的制备及其与CdS纳米复合薄膜的发光特性研究

张润兰  
【摘要】:导电聚合物-硫族半导体纳米复合发光薄膜因能克服无机和有机发光材料各自的缺点,并能提高发光效率和发光寿命而越来越受到重视,但其基体的种类有限。研究证实,聚苯胺是一种空穴传输型材料并有一定的发光性,但由于其溶解性差导致高性能自支撑膜的制备困难。若能克服这一困难,聚苯胺就有可能成为制备该发光材料的新基体。本文通过磺化和共聚改善了聚苯胺在极性溶剂中的溶解性,制备了质量较好的聚(苯胺-邻氨基苯甲酸)(PAOAA)薄膜,并采用原位生成法制备了纳米 CdS/PAOAA 复合发光薄膜。 通过磺化的方法,对本征态聚苯胺进行了磺化改性研究,讨论了磺化条件对磺化聚苯胺(SPAN)电导率、磺化度的影响以及磺化度与溶解度的关系。SPAN 的电导率在10-2 数量级以上,在 DMF 中最大的溶解度达到 12.33%。以苯胺和邻氨基苯甲酸为单体进行共聚反应制备了 PAOAA,对其溶解性和电导性研究表明,单体配比对 PAOAA 的电导率和溶解度影响较大。与 SPAN 相比,PAOAA 的电导率略有降低(10-3数量级),但其溶解性得到很大改善,在 DMSO 和 NMP 中的溶解度最高可达 100%,并以 DMSO为溶剂成功制备了 PAOAA 薄膜。 利用 PAOAA 分子链上羧基的络合配位作用,通过离子交换在聚合物基体中引入Cd2+,并制备了纳米 CdS/PAOAA 复合薄膜,改变硫化条件可生成不同纳米尺寸的 CdS粒子。由于 PAOAA 基体的存在,其稳定作用和空间位阻作用使 CdS 纳米粒子的粒径分布较窄,并能均匀分散在 PAOAA 中;同时导致了 CdS 纳米粒子以无定型态存在。荧光分析结果表明:该纳米 CdS/PAOAA 复合薄膜的激发光谱峰位于其 UV-Vis 吸收光谱的高频峰上;以 350nm 为激发波长,得到了较强的位于 430nm 和 520nm 附近的发光峰,研究证实发光是由 CdS 纳米粒子和 PAOAA 共同作用产生的;纳米 CdS 的粒径及相对含量的增加,使得纳米 CdS/PAOAA 复合薄膜 PL 光谱中 CdS 的特征荧光峰增强。由此可见,以聚苯胺的衍生物 PAOAA 为基体,成功制备了具有一定发光性的纳米CdS/PAOAA 复合薄膜。


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