量子点光功能复合材料的原位构筑文献综述

 2023-10-10 15:34:01

文献综述

(一)研究现状及发展趋势

量子点(QDs)由于有着极好的光电性质逐渐成为潜在的化学发光发射体的替代品,它可以作为一种催化剂、能量接收体或直接的氧化参与化学发光反应来增强发光强度。另外,由于量子点的荧光寿命较长,因此在生物医学成像等领域也有较好的应用实例,在生物医学等领域也有较好的应用前景。量子点显示、量子点 LED、量子点照明等方向也是目前量子点应用的热门领域[1-4]。在众多无机材料中,由于水滑石有着主客体易控,能够维持客体性质稳定等特性,所以其作为基质材料尤为合适。

纳米复合材料是指作为分散相材料的尺寸至少在一维方向以纳米级大小与连续相材料复合,分散尺寸通常在一之间。这些分散相可以是非晶质、半晶质、晶质或者兼而有之。它们可以是无机、有机或二者都有,实际上可以是任何组分。由于纳米粒子较小的尺寸以及由其大的比表面所产生的量子效应,给予了纳米复合材料许多特殊的性能。

纳米复合材料有别于通常的聚合物无机填料体系,它并不是无机相与有机相的简单加合,而是由无机相和有机相在纳米级至亚微米级内结合形成,两相界面间存在着较强或较弱化学键范德华力、氢键。其中有机相可以是塑料、尼龙、有机玻璃、橡胶等无机相可以是金属、氧化物、陶瓷、半导体等,复合后将会获得集无机、有机、纳米粒子的诸多特性于一身的具有许多特异性质的新材料。这些新材料将在诸如光学、电子学、机械、生物学等领域有许多新的应用。

1.1LDHs的基本结构

LDH是一种主体层板为两种或多种金属阳离子、层间客体为阴离子的多层有序化合物,其典型的特征为二维层板(纳米级别)通过与层间负电荷的客体分子形成纵向有序的三维晶体结构,层板上的金属元素(主要为二价或三价金属离子)一般通过共价键结合,层间存在的各种阴离子主要以弱化学键(如氢键和离子键等)与层板相连接。主体层板骨架带有正电荷,层间的阴离子带有与之相当的负电荷,LDH整体阴阳电荷平衡呈现电中性。其化学组成通式为[M1-x2 Mx3 (OH)2]x (An-x/n-·mH2O,其中M2 和M3 分别表示二价金属离子和三价金属离子,An-为-n价的层间带电阴离子;x为M3 /(M2 M3 )的摩尔比值,m为层间结晶水分子的数量,层板平面多呈正六边形,尺寸约在20-60nm之间。水滑石和类水滑石具有典型的层状结构,比表面积较大,有大量的可交换阴离子,以及水滑石对环境无污染等优点,使其在吸附和催化方面呈现出较好的应用前景[5]

1.2LDHs纳米复合材料的制备技术

有关LDHs复合方面的研究一直是该领域研究的重要内容。因此,了解各种LDHs纳米复合材料的制备方法及其特点,对于本课题的进行有着至关重要的意义。目前制备聚合物/层状双羟基氢氧化物纳米复合材料的主要方法有以下几种:

1、直接插层法:在熔融或溶液状态下,使聚合物分子链进入LDHs片层之间,最终形成插层或层离的结构。

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