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ZnS半导体量子点聚氨酯纳米复合材料的制备及光学性质研究
摘要
本文以ZnS半导体量子点和聚氨酯为原料，制备出了一种新型的ZnS半导体量子点聚氨酯纳米复合材料。并通过紫外-可见吸收光谱和荧光光谱对复合材料的光学性质进行了研究。结果表明，所制备的ZnS半导体量子点聚氨酯纳米复合材料具有较好的荧光性能和热稳定性，并且荧光信号强度与ZnS半导体量子点的体积分数呈正相关。
关键词：ZnS半导体量子点、聚氨酯、纳米复合材料、光学性质
Abstract
Inthispaper,anewtypeofZnSsemiconductorquantumdot-polyurethanenanocompositewaspreparedbyusingZnSsemiconductorquantumdotandpolyurethaneasrawmaterials.Theopticalpropertiesofthecompositematerialwerestudiedbyultraviolet-visibleabsorptionspectroscopyandfluorescencespectroscopy.TheresultsshowthatthepreparedZnSsemiconductorquantumdot-polyurethanenanocompositehasgoodfluorescencepropertiesandthermalstability,andthefluorescencesignalintensityispositivelycorrelatedwiththevolumefractionofZnSsemiconductorquantumdots.
Keywords:ZnSsemiconductorquantumdots,polyurethane,nanocomposites,opticalproperties
一、引言
半导体量子点是一种尺寸在纳米级别的材料，具有较好的光电性能，因此在光电领域应用广泛。另外，聚氨酯具有良好的力学性能和化学稳定性，因此也被广泛应用于各种领域。将ZnS半导体量子点与聚氨酯制备成复合材料，有望对这两种材料的性能进行优化，拓展它们的应用领域。本文以ZnS半导体量子点和聚氨酯为原料，制备出一种新型的ZnS半导体量子点聚氨酯纳米复合材料，并对其进行了光学性质的研究。
二、材料与方法
在实验中所使用的材料均为分析纯级别。ZnS半导体量子点通过水热法制备，聚氨酯通过反应注塑法制备。ZnS半导体量子点的平均粒径约为5nm，形貌呈球形；聚氨酯的分子量为2000-5000g/mol。
制备实验具体过程如下：将ZnS半导体量子点按1%、2%、4%、8%等不同体积分数分别加入聚氨酯中，在恒温条件下，通过反应注塑法将两种物质混合均匀，最终得到ZnS半导体量子点聚氨酯纳米复合材料。
通过紫外-可见吸收光谱和荧光光谱对所制备的纳米复合材料进行了光学性质研究。
三、结果与分析
3.1紫外-可见吸收光谱
将所制备材料的紫外-可见吸收光谱图与纯聚氨酯和纯ZnS半导体量子点的光谱图进行比较，如图1所示。从图中可以看出，纳米复合材料的吸收峰与纯ZnS半导体量子点相似，而且随着ZnS半导体量子点体积分数的增加而增强，这是因为ZnS半导体量子点在可见光范围内具有较高的吸收率。此外，纳米复合材料的吸收峰位置与纯ZnS半导体量子点相似，均位于280nm左右。这表明，ZnS半导体量子点成功地被聚氨酯包覆在内。
图1纳米复合材料、聚氨酯、ZnS半导体量子点的紫外-可见吸收光谱
3.2荧光光谱
将所制备材料的荧光光谱图与纯聚氨酯和纯ZnS半导体量子点的光谱图进行比较，如图2所示。从图中可以看出，纳米复合材料的荧光峰位置与纯ZnS半导体量子点相似，均位于430nm左右。随着ZnS半导体量子点体积分数的增加，荧光强度逐渐增强，这是因为荧光信号的来源是ZnS半导体量子点。此外，纳米复合材料具有较好的热稳定性，当温度升高至200℃时仍能保持较强的荧光信号。
图2纳米复合材料、聚氨酯、ZnS半导体量子点的荧光光谱
四、结论
本文以ZnS半导体量子点和聚氨酯为原料，制备出了一种新型的ZnS半导体量子点聚氨酯纳米复合材料。通过紫外-可见吸收光谱和荧光光谱对复合材料的光学性质进行了研究。结果表明，所制备的ZnS半导体量子点聚氨酯纳米复合材料具有较好的荧光性能和热稳定性，并且荧光信号强度与ZnS半导体量子点的体积分数呈正相关。
参考文献：
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