无机/有机纳米微粒的制备复合与组装

The Preparation, Composite And Assembly Of Inorgano/Organo-Nanoparticles

吉林大学   杨柏^* 、高明远、黄金满、郝恩才、张俊虎、周震、张皓、沈家骢

　　由于纳米微粒的特殊层次和状态，人们若想将其特殊性能以材料形式付诸于应用，则必须实现它以某种形式与体相材料的复合与组装。而实现半导体纳米微粒的尺寸大小、粒度分布、组装维数表面修饰及体相化过程的控制是半导体纳米微粒研究和应用的关键。通过对纳米微粒在聚合物网络中的原位制备及其与有机聚合物的复合与膜层组装研究，为半导体纳米微粒的复合与组装开辟了新方法，同时为聚合物光学材料及有序膜层的光电功能化提供了理论与实验数据，为功能性纳米微粒体相化并逐步走向实用打下了良好的理论基础。

   采用不同的方法实现了PbS、ZnS、CdS、CdSe、TiO2、CuS、ZnSe、ZnSe:Cu等无机纳米微粒的制备及其在高分子中的复合、组装及光学性质研究。在无机纳米微粒的复合过程中，通过控制适当的反应条件实现了纳米微粒的粒度控制和表面结构控制，进而实现了对无机纳米微粒光学性质的控制。

　　用可聚合分子来修饰纳米微粒表面，通过与其它单体的进一步聚合，将纳米微粒复合于高分子材料中；采用与纳米微粒具有相反电荷的双离子或多聚离子化合物与纳米微粒交替沉积生长，制备了复合纳米微粒的有机、无机交替MD膜。实验证明MD膜中强烈的静电相互作用保证了交替膜以单分子层层状结构的有序生长性。为纳米微粒有序组装提供了一种新方法。

　　原位制备了CdS、ZnS:Cu掺杂及CdSe/CdS核-壳结构纳米微粒，克服了文献中液固相不均相交换及气固相异相沉淀的缺点，纳米微粒的组成、尺寸和分布在很大程度上得到了控制。制备了ZnS:Ag、TiO2/PbS、ZnSe:Ag、TiO2/CdS等复合半导体纳米微粒及其复合膜，研究了聚合物纳米复合微粒的光电功能性质。

　　经聚合物网络内链上苯环磺化，溶液均相离子交换、硫化等步骤原位制备了CdS、ZnS:Cu掺杂及Cu2S/CdS/ZnS核-壳结构纳米微粒。

　　结合采用胶体方法，我们已制备了ZnS:Ag、TiO2/PbS、ZnSe:Ag、TiO2/CdS等复合半导体纳米微粒及其复合膜。

● 应用前景

1) Synthesis of PbS Nanoparticles in Polymer Matrices Mingyuan Gao, Yi Yang, Bai Yang,  Fenglan Bian and
　 Jiacong Shen, J.Chem.Soc., Chem. Commun., 1994, 2779

2) Photoluminescence and Electroluminescence of ZnS:Cu Nanocrystals in polymeric networks  Jinman Huang,
　 Yi Yang, Shanhua Xue, Bai Yang*, Shiyong Liu and Jiacong Shen; Applied Physics Letters, 1997,70(18)，2335

3) Synthesis and Optical properties of CdSe and CdSe/CdS nanoparticles Encai Hao, Haiping Sun, Zhen Zhou,
　 Junqiu Liu, Bai Yang*,and Jiacong Shen, Chem. Mater. 1999,11,3096-3102

工程与材料科学部、国际合作局 主办
数理科学部、化学科学部 协办