Полімерний фотолюмінесцентний матеріал

1. Полімерний фотолюмінесцентний матеріал, що містить полімерну матрицю і люмінесцентну речовину CdS, який відрізняється тим, що як полімерну матрицю містить епоксидну смолу DER331, гуанідинвмісну епоксидну смолу, отверджувач - поліетиленполіамін та гуанідинвмісний олігомер та CdS, стабілізований ПЕІ з розміром частинок 1,8 нм при наступному співвідношенні компонентів (мас. %): , (2) (19) 2. Полімерний фотолюмінесцентний матеріал за п. 1, який відрізняється тим, що як гуанідинвмісну епоксидну смолу містить смолу структурної формули: UA (11) 32 32 10 10 16. OH O O H N O O O x NH O y O O y O O O x NH HCl OH z O z O O O O x + y + z = 10 ММ 1700 . 3. Полімерний фотолюмінесцентний матеріал за п. 1, який відрізняється тим, що як гуанідинвмісний R CH де г/моль СН2- СН2-О- СН2- СН2 2 , ММ MM 9400 г/моль. 11300 3 64656 Корисна модель належить до люмінесцентних матеріалів на основі полімерної матриці та люмінесцентної речовини - сульфіду кадмію(СdS), одержаного з використанням органічного зв'язуючого для створення твердих матриць, для інкорпорування ультрамалих напівпровідникових наночастинок (НЧ), та призначена для створення концентраторів сонячної енергії. Відомі фотолюмінесцентні матеріали на основі желатину, який використовується як матриця для введення НЧ, зокрема CdSe та CdS.[1-4]. Перевагою відомих композитів 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 фотолюмінесцентний матеріал, який містить поліфенілен, люмінесцентну речовину - НЧ CdS [5]. Його позитивною рисою є малий розмір НЧ 2-8 нм, а недоліком - малий квантовий вихід люмінесценції, до 7 %. Задачею корисної моделі є удосконалення полімерного фотолюмінесцентного матеріалу, в яко 4 му за рахунок запропонованого складу забезпечується висока агрегаційна стабільність колоїдів сульфіду кадмію та підвищення квантового виходу фотолюмінесценції (ФЛ) НЧ CdS, стабілізованих поліетиленіміном (ПЕІ) (М=70000). Поставлена задача вирішується тим, що полімерний фотолюмінесцентний матеріал який містить полімерну матрицю і люмінесцентну речовину - CdS, згідно із запропонованою корисною моделлю, полімерна матриця містить епоксидну смолу DER-331, гуанідинвмісну епоксидну смолу, отверджувач Г - поліетиленполіамін, гуанідинвмісний розгалужений олігомер і CdS з розміром наночастинок 1,8 нм, стабілізованих ПЕІ, при наступному співвідношенні компонентів (мас. %.): Епоксидна смола DER-331 Гуанідинвмісна епоксидна смола Поліетиленполіамін Гуанідинвмісний олігомер CdS/PEI Полімерний фотолюмінесцентний матеріал містить гуанідинвмісну епоксидну смолу наступної структурної формули: OH H N O O O x NH O O O y O O O O y O O x NH HCl OH z O z O O O x + y + z = 10 ММ 1700 . Полімерний фотолюмінесцентний матеріал містить гуанідинвмісний олігомер як отверджувач структурної формули (1) або (2): OH OH H 2N H N NH HCl O H N O NH O O x 32 32 10 10 16. y O 2 NH HCl z O OH NH HCl HN NH x + y + z = 10 2 MM 1090 (1) 5 64656 або (2) R CH 2 де , ММ 11300 г/моль СН2- СН2-О- СН2- СН2 MM9400 г/моль. Приготування запропонованого полімерного фотолюмінесцентного матеріалу здійснюють наступним чином. 1 етап. Синтез гуанідинвмісної смоли здійснюють взаємодією гуанідинхлориду з олігоепоксидом Лапроксид-820 при мольному співвідношенні компонентів 1:2. Реакцію проводять 2 години при температурі 80 °C. Контроль за ходом реакції здійснюють за витратою епоксидних груп методом 14 спектроскопії або відповідного функціонального аналізу по зменшенню кількості епоксидних груп у два рази. 2 етап. Синтез гуанідинвмісного отверджувача формули (1) здійснюють шляхом взаємодії 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 молю отриманого продукту додають 5 моль 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 6 та отримують розгалужений олігомер з кінцевими 20 гуанідиновими фрагментами. 3 етап. Колоїди CdS одержують при взаємодії CdSO4 і Na2S в 0.25-0.5 % розчині ПЕІ при температурі 25 °C. Розмір використаних НЧ CdS визначають із спектральних даних з використанням відомих кореляційних залежностей між положенням першого екситонного максимуму в спектрах поглинання колоїдів та середнім розміром НЧ. Спектри поглинання реєструють на спектрофотометрі Specord210. Будову отриманих олігомерів підтверджують 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 інтенсивності смуги поглинання епоксид1 них груп при 920 см в два рази в порівнянні з вихідною сумішшю. На другій стадії контроль проводять за зникненням смуги поглинання епоксид-1 них груп при 920 см . Методом ебуліоскопії досліджують молекулярну масу сполук, яка становить 9400 та 11300 г/моль відповідно. 4 етап. Змішування компонентів для отримання полімерного фотолюмінесцентного матеріалу проводять при кімнатній температурі та інтенсивному перемішуванні в диметилформаміді. Отримують композицію світло-жовтого кольору, низьков'язку, час життєздатності - три години. Отверднення одержаної композиції після її поливання на скляну підкладинку проводять при кімнатній температурі протягом двох діб і при 80 °C протягом 6 годин та отримують полімерний фотолюмінесцентний матеріал у вигляді плівки. Для отриманого полімерного фотолюмінесцентного матеріалу визначають вміст гель-фракції шляхом екстрагування ацетоном, який становив 87-92 %. Спектри поглинання реєструють на спектрофотометрі Specord210 (Zeiss). Спектри фотолюмінесценції та збудження фотолюмінесценції реєструють на люмінесцентному спектрометрі PerkinElmer LS55. Полімерний фотолюмінесцентний матеріал збуджують світлом з  = 360 нм, спектр збудження ФЛ реєструють при  = 500 нм. Квантовий вихід люмінесценції НЧ CdS визначають в умовах повного світлопоглинання з використанням лужних водних розчинів флуоресцеїну та твердого нафталіну як люмінесцентних стандартів [4]. В таблиці наведені люмінесцентні властивості полімерного фотолюмінесцентного матеріалу. 7 64656 8 Таблиця Квантовий вихід люмінісценції полімерного фотолюмінесцентного матеріалу Склад полімерного фотолюмінесцентного мате- Розмір наночастинок CdS до вве- Квантовий вихід ріалу, % дення в полімерну матрицю, нм люмінесценції, % Епоксидна смола DER-331 32 Гуанідинвмісна епоксидна смола 32 Поліетиленполіамін 1.8 35 10 Гуанідинвмісний олігомер 10 формули 1 CdS/ПЕІ 16 Епоксидна смола DER-33132 Гуанідинвмісна епоксидна смола 32 Поліетиленполіамін 10 Гуанідинвмісний олігомер 10 формули 2 1.8 24 R CH 2 де , ММ 11300 г/моль CdS/ПЕІ 16 Епоксидна смола DER-33132 Гуанідинвмісна епоксидна смола 32 Поліетиленполіамін 10 Гуанідинвмісний олігомер 10 формули ч 2, де R СН2- СН2-О- СН2- СН2 CdS/ПЕІ 16За прототипом поліфенілен, CdS Як видно з таблиці, одержані люмінесцентні полімерні 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.-200.-129.-p.1235-1238. 2.Sanjeev Kumar, Ramesh Chandra // Optical Materials.-2005.-27. - p.1346-1348. Комп’ютерна верстка І. Скворцова 1.8 19 2,0-8,0 7 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