臺灣博碩士論文加值系統

本研究發展了一種嶄新且簡單的方法來製備含ZnS或ZnO奈米顆粒的高分子奈米複合纖維。我們發現一種壓克力單體甲基丙烯酸鋅(ZnMA)會在含水乙醇中會自組裝成100到200奈米寬、數十到數百微米長的奈米纖維。ZnMA單體在極水量極少的無水乙醇中，會形成膠體懸浮液，如果再進一步提高水含量，膠體聚集的現象會使單體自組織成纖維凝膠。我們使用伽馬射線輻射將ZnMA單體奈米纖維聚合成高分子(P-ZnMA)奈米纖維。再進一步地於常溫下使用氣–固硫化反應在類似奈米反應器的單體纖維上原位生成ZnS奈米顆粒，或是在相對低溫下使用熱氧化反應，將單體中的鋅離子完全轉化成ZnO奈米顆粒。最後我們對此複合材料的光激發光及粒徑分析等性質作詳細的分析。

A novel technique of the facile fabrication of polymer nanofibers containing ZnS/ZnO quantum dots is presented. The acrylic monomer zinc methacrylate (ZnMA) has a tendency to self-assemble into nanofibers with 100-200 nm widths and tens to hundreds of micrometers lengths in moist ethanol. We discover that the monomer powder forms a colloidal suspension in 99.5vol.% ethanol which only contains a small amount of water. In addition, if we further increase water content, colloidal aggregation will induce the suspension to form fibrous gel. Monomeric ZnMA nanofibers were polymerized and formed poly(zinc methacrylate) (P-ZnMA) nanofibers by 60Co γ-ray irradiation. We further introduced H2S into P-ZnMA nanofibers as nanoreactors by in-situ gas/solid sulfidation and completely converted Zinc ion to ZnS nanoparticles at room temperature. ZnO nanoparticles were prepared by thermal oxidation at relatively low temperature. Photoluminescence spectra and average particle size were analyzed detail in this thesis.

中文摘要 i
英文摘要 ii
誌謝 iii
目錄 iv
表目錄 viii
圖目錄 ix

第一章 緒論 1
1-1 前言 1
1-2 奈米材料的特性 2
1-2.1 表面效應 3
1-2.2 量子尺寸效應 3
1-2.3 體積效應 4
1-2.4 交互作用 5
1-3 無機–高分子奈米複合材料簡介 6
1-4 量子點簡介 7
1-5 奈米纖維簡介 7
1-5.1 纖維 9
1-5.2 奈米纖維 9
1-5.3 奈米纖維的製備 10
1-6 研究動機 11
1-7 論文架構 12
1-8 參考文獻 13

第二章 原理介紹 18
2-1 超分子 18
2-1.1 簡介 18
2-1.2 超分子中的氫鍵等非共價鍵作用力 19
2-1.3 有機–無機配位超分子 21
2-2 凝膠 22
2-2.1 簡介 22
2-2.2 有機凝膠形成的機制 22
2-2.3 凝膠因子的特性 23
2-3 固態聚合 25
2-3.1 簡介 25
2-3.2 高分子輻射化學 26
2-4 氣–固反應 28
2-5 寬能隙半導體 29
2-6 硫化鋅簡介 30
2-6.1 硫化鋅的基本性質 30
2-6.2 硫化鋅的奈米粒子的發光機制 30
2-6.3 硫化鋅的應用 31
2-7 氧化鋅簡介 33
2-7.1 氧化鋅的基本性質 33
2-7.2 氧化鋅的發光機制 33
2-7.3 氧化鋅的熱氧化製備法介紹 35
2-7.4 氧化鋅的應用 36
2-8 光激發光 38
2-9參考文獻 42

第三章 實驗 56
3-1 藥品 56
3-2 樣品製備 58
3-2.1 甲基丙烯酸鋅奈米纖維的製備 58
3-2.2 甲基丙烯酸鋅膠體懸浮液的冷凍乾燥樣品製備 58
3-2.3 含硫化鋅奈米粒子高分子奈米複合纖維的製備 58
3-2.4 含氧化鋅奈米粒子高分子奈米複合纖維的製備 59
3-2.5含硫化鋅與氧化鋅混成奈米粒子之高分子奈米複合纖維
的製備 59
3.3 實驗設備 60
3.4 實驗儀器測試方法 61
3-4.1 高解析度場發射掃瞄式電子顯微鏡 61
3-4.2 紅外線光譜儀 61
3-4.3 穿透式電子顯微鏡 62
3-4.4 微分掃描熱卡計 63
3-4.5 熱重分析儀 64
3-4.6 X光粉末繞射儀 64
3-4.7 小角度X光散射儀 66
3-4.8 螢光光譜儀 67

第四章 結果與討論 72
4-1 甲基丙烯酸鋅單體奈米纖維之纖維化機制形態探討 72
4-2 甲基丙烯酸鋅單體奈米纖維之固態輻射聚合 76
4-3 含鋅系半導體量子點之奈米複合纖維 78
4-3.1 由ZnMA單體奈米纖維原位生成ZnS半導體量子點 78
4-3.2 由ZnMA高分子奈米纖維原位生成ZnS半導體量子點 80
4-3.3 由ZnMA單體奈米纖維原位生成ZnO半導體量子點 82
4-3.4 由ZnMA單體奈米纖維原位生成ZnS/ZnO半導體量子點 83
4-4 各半導體奈米粒子的粒徑分析與分散性 85
4-5 各半導體量子點之光致發光性質探討 87
4-6 參考文獻 89

第五章 結論 127
作者簡歷 129

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