聚硅氧烷复合纳米碳点薄膜的制备文献综述

 2021-09-25 08:09

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1.前言

聚硅氧烷是一类以Si一O一Si键为主链,在硅原子上直接连接有机基团的聚合物[1]。聚硅氧烷具有非常优异的低表面能、热稳定性、耐候性及低温柔顺性,经改性在侧链引入各种功能基团可赋予新性能。另一方面,聚硅氧烷有优异的电绝缘性能,使得其导电性很差,力学性能也有所不足,这对它的改性提出了新的课题与方向。纳米SiO2粒子成本低,来源广,将其作为一种功能性组分引入聚合物体系中,可提高涂层耐洗刷性、耐候性、耐沾污性、自洁等特殊功能。而有机无机纳米杂化材料兼备两者特性,协同效应使产物综合性能更加优异,已引起了人们广泛的关注[2],并越来越多地用于防水涂层的研究[3,4]中。

碳量子点是荧光碳纳米材料中最重要的一种,也称为碳点、碳纳米点、碳纳米晶,是尺寸大小在10nm以下的,单分散的,几何形状近乎准球型的一种新兴的碳纳米功能材料。量子点一般是从铅、镉和硅的混合物中提取出来的,但这些量子点一般有毒,对环境也有很大的危害。所以科学家们寻求在一些良性的化合物中提取量子点。相对金属量子点而言,碳量子点无毒害作用,对环境的危害很小,制备成本低廉。目前,CQD以其优良的荧光性能开始被应用于生物学研究和医疗等领域,但其制备技术尚不成熟,且存在一些亟待解决的问题,如荧光量子产率尚未达到半导体量子点的水平等,故其受到一定限制。

本实验的目的是以聚硅氧烷薄膜为碳量子点载体,制备具有特殊功能的涂层,应并研究其结构及其性能。以碳颗粒为主要原料,以聚硅氧烷薄膜为载体制备功能膜,同时通过控制碳点的粒径和聚硅氧烷的包裹方式改善膜的功能。

2.碳量子点

碳量子点(CQD)是一种与半导体量子点具有相似光学性能的环境友好型荧光纳米材料,碳点大多具有sp2杂化碳的骨架结构,其表面带有大量碳的含氧基团[5-8](羟基、羧基等).表现出优良的荧光性能,如耐光漂,非闪烁、发射波长可调、上转换性能等。除拥有光学性能优良、尺寸小等传统半导体量子点所具备的优点外,其还具有细胞毒性低、生物相容性好、易于大规模合成及功能化修饰、制备成本低廉和反应条件温和等无可比拟的优势。

目前制备碳量子点的方法很少,报道的制备具有荧光性质的碳量子点的方法有:

2.1高压切除法

利用激光从石墨粉表面切下碳纳米粒子,将其与有机聚合物混合后,即获得直径小于5nm且具有光致发光特性的碳量子点。

2.2蜡烛燃烧法

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