Полімерна фотолюмінесцентна композиція

1. Полімерна фотолюмінесцентна композиція, що містить полімерну матрицю і люмінесцентну речовину CdS, яка відрізняється тим, що вона як полімерну матрицю містить епоксидну смолу DER331, як отверджувач - гуанідинвмісний розгалужений олігомер та сульфід кадмію, стабілізований поліетиленіміном з розміром наночастинок 1,8 нм при наступному співвідношенні компонентів (мас. %): CH2 , ММ 11300 г/моль СH2-CH2-O-CH2-CH2 MM9400 г/моль. 3 64655 Корисна модель належить до полімерної фотолюмінесцентної композиції на основі полімерної матриці та ультрамалих напівпровідникових наночастинок (НЧ) сульфіду кадмію (CdS), стабілізованих поліетиленіміном (ПЕІ), призначена для створення концентраторів сонячної енергії. Відомі фотолюмінесцентні композиції на основі желатини, яка використовується як матриця для введення НЧ, зокрема CdSe та CdS [1-4]. Перевагою відомих композицій є достатньо висока агрегаційна стабільність колоїдів халькогенідів кадмію, їх недоліком - неможливість досягнути достатньо високої ефективності випромінювальної рекомбінації фотогенерованих носіїв заряду (квантові виходи люмінесценції таких колоїдів не перевищують 1 %). Прототипом даної корисної моделі є композиція, яка містить поліфенілен, люмінесцентну речовину - НЧ CdS [5]. її позитивною рисою є малий розмір НЧ 2-8 нм, а недоліком - малий квантовий вихід люмінесценції, до 7 %. Задача корисної моделі є удосконалення полімерної фотолюмінесцентної композиції, в якій за рахунок запропонованого складу забезпечується висока агрегаційна стабільність колоїдів CdS та підвищення квантового виходу фотолюмінесценції (ФЛ) НЧ CdS, стабілізованих ПЕІ (М=70000). Поставлена задача вирішується тим, що полімерна фотолюмінісцентна композиція, яка містить полімерну матрицю і люмінесцентну речовину CdS, згідно із запропонованою корисною моделлю, як полімерну матрицю містить епоксидну смолу DER-331, отверджувач - поліетиленполіамін та гуанідинвмісний розгалужений олігомер і CdS з розміром наночастинок 1,8 нм, стабілізованих ПЕІ при наступному співвідношенні компонентів (мас. %.): епоксидна смола DER-331 поліетиленполіамін гуанідинвмісний олігомер CdS/ПЕІ 64 10 10 16. Полімерна фотолюмінесцентна композиція, як отверджувач, містить розгалужений гуанідинвмісний олігомер структурної формули (1) або (2): OH H2N H N NH HCI OH O O x O H N O y O NH2 NH HCI O z OH NH HCI HN x+y+z=10 NH2 MM 1090 або (1) 4 , (2) де R= CH2 ММ 11300 г/моль, СН2-СН2-О-СН2-СН2 MM9400 г/моль. Приготування запропонованої полімерної фотолюмінесцентної композиції здійснюють наступним чином. 1 етап. Синтез гуанідинвмісного олігомеру формули (1) здійснюють взаємодією епоксидної смоли Лапроксид-820 з гуанідинхлоридом при мольному співвідношенні компонентів 1:3. Синтез гуанідинвмісного отверджувача формули (2) здійснюють у чотири стадії. На першій стадії взаємодією 5 молей епоксидної смоли DER-331 або ДЕГ-1 з 1 молем гуанідину отримують олігомери з кінцевими епоксидними групами. На другій стадії до 1 моля отриманого продукту додають 5 молей гуанідину та отримують олігомери з кінцевими 5 гуанідиновими фрагментами. На третій стадії до 1 моля отриманого продукту додають 20 молей епоксидної смоли DER-331 або ДЕГ-1 та отримують розгалужений олігомер з кінцевими 20 епоксидними групами. На четвертій стадії до 1 моля отриманого продукту додають 20 молей гуанідину та отримують розгалужений олігомер з кінцевими 20 гуанідиновими фрагментами. Будова отриманих олігомерів підтверджується даними ІЧ-спектроскопії за кінетикою перебігу реакції та вмістом епоксидних груп в кінцевому продукті. Контроль за завершеністю реакції на першій стадії проводять методом 14 спектроскопії по зменшенню в два рази інтенсивності смуги поглинан-1 ня епоксидних груп при 920 см в порівнянні з вихідною сумішшю. На другій стадії контроль проводять за зникненням смуги поглинання епок-1 сидних груп при 920 см Методом ебуліоскопії досліджена молекулярна маса сполук, яка становить 9400 та 11300 г/моль відповідно. 5 64655 2 етап. Колоїди CdS одержують шляхом взаємодії CdSO4 і Na2S в 0,25-0,5 % розчині ПЕІ при температурі 25 °C. Розмір одержаних НЧ CdS визначають за спектральними даними з використанням відомих кореляційних залежностей між положенням першого екситонного максимуму в спектрах поглинання колоїдів та середнім розміром НЧ. Спектри поглинання реєструють на спектрофотометрі Specord210. 3 етап. Змішування компонентів для запропонованої композиції проводять в диметилформаміді при кімнатній температурі та інтенсивному перемішуванні. Отримують композицію світло-жовтого кольору, низьков'язку, час життєздатності - три години. Отверднення композиції, після її поливу на скляну підкладинку, проводять при кімнатній температурі протягом двох діб і при 80 °C протягом 6 6 годин та отримують плівки - полімер - напівпровідникові нанокомпозити, які містять НЧ CdS/ПЕІ. Для отриманих отверднених епоксидних композицій визначають вміст гель-фракції шляхом екстрагування ацетоном, який становить 87-92 %. Спектри фотолюмінесценції та збудження фотолюмінесценції реєструють на люмінесцентному спектрометрі Perkin-Elmer LS55. Полімерні фотолюмінесцентні композиції збуджують світлом з   360 нм, спектр збудження ФЛ реєстрували при 500 нм. Квантовий вихід люмінесценції композиції визначають в умовах повного світлопоглинання з використанням лужних водних розчинів флуоресцеїну та твердого нафталіну як люмінесцентних стандартів [4]. Люмінесцентні властивості полімерних фотолюмінесцентних композицій різного складу наведені в таблиці. Таблиця Квантовий вихід люмінесценції фотолюмінесцентних полімерних композицій Склад полімерної композиції, % фотолюмінісцентної Розмір наночастинок CdS до Квантовий вихід люмінесценвведення в полімерну матрицю, ції, % нм Епоксидна смола DER-331-64 Поліетиленполіамін - 10 Гуанідинвмісний олігомер - 10 формули (1) CdS/PEI-16 Епоксидна смола DER-331-64 Поліетиленполіамін - 10 Гуанідинвмісний олігомер - 10 формули (2) R= 1,8 35 1,8 24 1,8 18 2,0-8,0 7 CH2 де CdS/PEI-16 Епоксидна смола DER-331-64 Поліетиленполіамін - 10 Гуанідинвмісний олігомер - 10 формули (2) де R СН2-СН2-О-СН2-СН2 CdS/ПЕІ - 16 за прототипом поліфенілен CdSЯк видно з таблиці, одержані люмінесцентні полімерні отверднені композити мають вищий квантовий вихід люмінесценції у порівнянні з прототипом. Джерела інформації: 1.A. Chahboun, S. Levichev, A.G.Rolo, O. Conde // Jomal of luminescence.-2009/-129-p.1235-1238. 2.Sanjeev Kumar, Ramesh Chandra // Optical Materials.-2005.-27. - p.1346-1348. Комп’ютерна верстка І. Скворцова 3. Багаев E. А., Журавлев К. С. // Физика и техника полупроводников.-2004.-40, № 10. - С. 12181223. 4. Прингсхейм П., Фогель М. // Люминесценция жидких и твердых тел. - Москва: гос. изд. ин. лит.1948. 5. Патент 2370517 Росія. Способ получения люминесцентных наночастиц сульфида кадмия, стабилизированных полимерными соединениями. Підписне Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601