逆ミセル微小反応場を利用した表面修飾ナノ粒子の合成と発光特性

反胶束微反应场表面修饰纳米粒子的合成及其发光性能

基本信息

批准号：
12750614
负责人：
磯部徹彦
金额：
$ 1.28万
依托单位：
Keio University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
2000
资助国家：
日本
起止时间：
2000 至 2001
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、界面活性剤によって形成される逆ミセルを微小反応場と利用してZnS:Mnナノクリスタルを合成し、さらにリン酸系界面活性剤PhosHを添加したときのMn^<2+>による発光の強度変化を調べた。ヘプタン/AOT/H_2O系逆ミセル溶液を調製し、同逆ミセル溶液80cm^3に1MZn(CH_3COO)_2水溶液0.545cm^3および0.1MMn(CH_3COO)_2水溶液0.05cm^3を混合した。この溶液を、所定のS/(Zn+Mn)モル比になるようにNa_2Sを含む逆ミセル溶液30cm^3に混合し、ZnS:Mn^<2+>ナノ粒子が分散した透明なサスペンションを合成した。このとき、すべてのサンプルで[H_2O]/[AOT]が9.64となるように調製した。さらに[PhosH]/[AOT]=0.0943になるようにサスペンションにPhosHを加えた。ZnS:Mn^<2+>ナノ粒子が分散したサスペンションのUV-Vis吸収スペクトルはS/(Zn+Mn)モル比の減少とともにブルーシフトした。これはZnSのバンドギャップ(Eg)がS/(Zn+Mn)モル比の減少に伴い増加することを意味する。吸収端から求めたEgを用いて、有効質量近似法によって求めた光学的粒子直径は、S/(Zn+Mn)モル比が1.6から0.6に減少するに伴って3.3nmから2.8nmへ減少した。この原因としてS/(Zn+Mn)モル比の減少に伴う逆ミセル内のアニオン濃度およびpHの減少、PhosH添加によるpHの減少および逆ミセル同士の衝突頻度の減少が考えられる。ZnS:Mn^<2+>ナノ粒子が分散したサスペンションは、どの試料もMn^<2+>のd-d遷移によるオレンジ色(波長580nm)発光を示す。この発光に対する励起スペクトルはS/(Zn+Mn)モル比の減少に伴い光学的粒子直径と相関してブルーシフトした。これより、S/(Zn+Mn)モル比を操作することによって粒子直径およびMn^<2+>の発光に最適な励起波長を制御できることが明らかにされた。ZnS:Mn^<2+>ナノ粒子が分散したサスペンションにPhosHを添加することで発光量子効率は増大した。PhosH添加による発光量子効率の増大量はx=1.2のところで最大であった。^<31>P-NMRのケミカルシフトも類似の傾向が見られることから、PhosHとZnS:Mn^<2+>との相互作用が発光効率の増加に重要な役割をすることが明らかにされた。

在本研究中，我们利用表面活性剂形成的反胶束作为微观反应场合成了ZnS:Mn纳米晶，并进一步证明了当添加磷酸基表面活性剂PhosH时，Mn^<2+>发光强度的变化。。制备基于庚烷/AOT/H_2O的反胶束溶液，将0.545cm^3的1M Zn(CH_3COO)_2水溶液和0.05cm^3的0.1MMn(CH_3COO)_2水溶液混合成80cm^3 3份相同的反胶束溶液。将该溶液与30cm 3 的含有Na_2S的反胶束溶液以预定的S/(Zn+Mn)摩尔比混合，以合成其中分散有ZnS:Mn 2+ 纳米颗粒的透明悬浮液。此时，调整所有样品以使[H_2O]/[AOT]为9.64。此外，将PhosH添加到悬浮液中使得[PhosH]/[AOT]＝0.0943。随着S/(Zn+Mn)摩尔比降低，分散有ZnS:Mn 2+ 纳米颗粒的悬浮液的UV-Vis吸收光谱发生蓝移。这意味着ZnS的带隙(Eg)随着S/(Zn+Mn)摩尔比的降低而增加。随着S/(Zn+Mn)摩尔比从1.6减小到0.6，通过使用由吸收端确定的Eg的有效质量近似法确定的光学粒径从3.3nm减小到2.8nm。这被认为是由于S/(Zn+Mn)摩尔比降低导致反胶束内阴离子浓度和pH值降低、由于添加PhosH导致pH值降低以及pH值降低。反胶束之间的碰撞频率。由于Mn 2+ 的d-d跃迁，所有ZnS:Mn 2+ 纳米粒子的悬浮液均呈现橙光(波长580nm)。随着 S/(Zn+Mn) 摩尔比降低，该发射的激发光谱发生蓝移，与光学粒径相关。这揭示了可以通过操纵S/(Zn+Mn)摩尔比来控制Mn ^ 2+ 发射的颗粒直径和最佳激发波长。通过向分散有ZnS:Mn 2+ 纳米颗粒的悬浮液中添加PhosH来提高发光量子效率。由于添加PhosH而导致的发光量子效率的增加量在x＝1.2时最大。 ^ 31 P-NMR化学位移显示出类似的趋势，表明PhosH和ZnS:Mn ^ 2+ 之间的相互作用在提高Ta的发光效率方面发挥着重要作用。