Opt. Mater.：含Mn摻雜ZnSe/ZnS納米晶體的電紡聚合物雜化材料的制備及其發光增強機理

DOI: 10.1016/j.optmat.2021.110858

采用靜電紡絲法成功制備了含有Mn摻雜ZnSe/ZnS（Mn:ZnSe/ZnS）核/殼納米晶體（NCs）的纖維聚合物雜化材料。首先，成功合成了錳摻雜ZnSe NCs，然后在低溫水溶液中用ZnS殼對其進行涂覆，從而得到Mn:ZnSe/ZnS NCs。所制備的Mn:ZnSe/ZnS NCs具有4-6nm的尺寸，發射出強烈的特征性發光，該發光源于Mn2+離子中的4T1→6A1躍遷。此外，通過對PMMA/NCs或PAN/NCs混合物進行一步靜電紡絲，將所制備的Mn:ZnSe/ZnS NCs分別嵌入到聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）和聚丙烯腈（PAN）纖維中。使用掃描電子顯微鏡（SEM）對Mn:ZnSe/ZnS-in-PMMA和Mn:ZnSe/ZnS-in-PAN雜化纖維的表面形貌進行成像。采用高分辨透射電子顯微鏡（HR-TEM）和選區電子衍射（SAED）測定了Mn:ZnSe/ZnS NCs在聚合物纖維中的分布及其結晶度。所制備的纖維雜化物的光學表征表明，與Mn:ZnSe/ZnS-in-PAN相比，Mn:ZnSe/ZnS-in-PMMA的光致發光大大增強。本文討論了控制這些發射特性的機理，表明電紡Mn:ZnSe/ZnS-in-PMMA雜化物在設計用于固態照明源和照明設備的發射器方面具有廣闊的應用前景。

圖1.（a）（3％）錳摻雜ZnSe/ZnS NCs的X射線衍射圖；（b）吸收和PL光譜。在?2eV（600nm）處的PL峰是由于Mn2+離子中的4T1→6A1躍遷引起的。

圖2.具有不同NCs濃度的（a，b）Mn:ZnSe/ZnS-in-PAN和（c，d）Mn:ZnSe/ZnS-in-PMMA雜化體的SEM圖像：（a，c）1％和（b，d）10％。

圖3.（a，b）典型的Mn:ZnSe/ZnS-in-PMMA纖維的TEM圖像和SAED圖譜，其中嵌入的Mn:ZnSe/ZnS NCs為1％；（c）含10％Mn:ZnSe/ZnS NCs的Mn:ZnSe/ZnS-in-PMMA纖維的TEM圖像，（d）HR-TEM圖像顯示了纖維中Mn:ZnSe/ZnS NCs的原子面。

圖4.（a）PMMA纖維，（b-d）Mn:ZnSe/ZnS-in-PMMA雜化物的FTIR光譜隨嵌入NCs濃度的變化：（b）1％，（c）5％和（d）10％。插圖為顯示Mn:ZnSe/ZnS NCs中Zn-S（Se）-Zn振動在485cm-1處的特征吸收帶的放大圖。

圖5.（a）Mn:ZnSe/ZnS NCs粉末（1，藍線），Mn:ZnSe/ZnS-in-PMMA（2，綠線）和Mn:ZnSe/ZnS-in-PAN（3，紅線）雜化物的全掃描XPS光譜和（b）高分辨率XPS光譜。NCs的濃度為10％。

圖6.（a）Mn:ZnSe/ZnS-in-PAN，（b）Mn:ZnSe/ZnS-in-PMMA纖維的PL光譜；（c）Mn:ZnSe/ZnS NCs分別嵌入PAN或PMMA中以形成II型或I型結構的能量圖。