8-羟基喹啉铝纳米棒的制备及性能表征

李祥子,尉 艳

(皖南医学院化学教研室,安徽芜湖241000)

8-羟基喹啉铝纳米棒的制备及性能表征

李祥子,尉 艳

(皖南医学院化学教研室,安徽芜湖241000)

以多孔氧化铝膜为模板,通过液-液接触沉淀法成功制备出大面积、高度有序的8-羟基喹啉铝的纳米棒阵列,并对其形貌、成份及荧光性能等进行了表征。结果表明,实验所得8-羟基喹啉铝纳米棒为非晶态结构,相对于8-羟基喹啉,其荧光强度显著增强,荧光峰的位置发生蓝移。

8-羟基喹啉铝;纳米棒;氧化铝模板

0 引言

一维有机纳米材料由于具有独特的光电磁等性能而在分子器件设计等方面具有潜在的应用价值,其制备方法及性能研究也成为人们的研究热点之一[1-2]。在众多纳米材料的合成方法当中,模板法已成为制备一维纳米材料的有效途径之一。其中多孔氧化铝膜因具有取向性好、密度高、阵列性强、长径比大、耐高温、绝缘性好、模板容易制备、合成方法简单及在纳米材料易分离等特点而成为制备一维纳米材料的优良模板。目前,利用氧化铝膜为模板结合其它多种合成技术可以制备出多种一维有机纳米材料,如结合电泳法[3-4]、溶胶凝胶法[5-7]或化学聚合法[8]可以制备出C60[3-4]、C70[5]、SBA-15[6]、PV K[7]等有机纳米线以及聚苯胺纳米管[8]。然而利用氧化铝为模板通过简单的化学沉淀法合成一维有机纳米材料的报导还较少[9]。本文采用多孔氧化铝为模板,通过液-液接触法成功制备出大面积、高密度的8-羟基喹啉铝的纳米棒阵列,并对其形貌、成份及荧光性能等进行了表征。

1 实验部分

1.1 仪器和试剂

1.1.1 仪器

超声清洗器(ST3200S,上海),真空干燥箱(ZK-82A型,上海),离心机(800B,上海),石英亚沸高纯水蒸馏器(SYZ-A型,江苏),X-射线粉末衍射仪(XRD-6000,Cu靶,Kα,λ=0.154060nm,日本),扫描电子显微镜(S-4800,日本),透射电子显微镜(H-800,日本),X射线能谱仪(INCAx-Sight,牛津),FL-4500荧光仪(岛津,日本),自制反应器。

1.1.2 试剂

无水乙醇,8-羟基喹啉,三氯化铝,氢氧化钠,氨水,氧化铝膜(200 nm,Whatman公司生产的),所用试剂均为分析纯。

1.2 8-羟基喹啉铝纳米棒的制备

称取0.218g 8-羟基喹啉溶于20m l无水乙醇中,并加入0.5m l浓氨水,再称取0.130g A lCl3溶解在20m l二次水中。把氧化铝膜放在两个半石英池中并固定好,分别取5 m l的8-羟基喹啉的乙醇溶液与5m l A lCl3的水溶液放入两边的半石英池中,在室温下反应48小时后,用1200目砂纸轻轻打磨填充有8-羟基喹啉铝的氧化铝膜的两侧以除去模板表面可能的附着物,经二次水冲洗数次后,浸入2 mol/L NaOH溶液中溶解氧化铝膜,部分溶解需要约6分钟,完全溶解需要5小时左右。将NaOH处理后的模板及8-羟基喹啉铝粉末分别用二次水清洗以便彻底除去残余的NaOH,再经乙醇漂洗后真空干燥待用。

2 结果与讨论

2.1 扫描电镜(SEM)分析

图1是实验制备出的8-羟基喹啉铝纳米棒阵列的扫描电镜图。从图中1a可以看到大面积致密的8-羟基喹啉铝纳米棒簇,其长度可达25μm,从其侧面可以看到这些簇是有大量平行、大小一致的纳米棒组成,纳米棒的直径约为200-220 nm(图1b)。用氢氧化钠完全除去氧化铝模板,再经清洗、干燥后可获得纯净且分散的8-羟基喹啉铝纳米棒(图1c),进一步证实了8-羟基喹啉铝纳米棒的存在,但漂洗和离心操作可导致8-羟基喹啉铝纳米棒断裂,致使其长度变短。

图1 8-羟基喹啉铝纳米棒阵列的SEM图

2.2 透射电镜(TEM)、选区电子衍射(SEAD)及X射线粉末衍射(XRD)分析

图2a为实验所得的8-羟基喹啉铝纳米棒的TEM图。从图中可以看出明显的棒状结构,且其直径与扫描结果基本一致,但样品经多次超声分散导致纳米管变短。图2b是实验所得的8-羟基喹啉铝棒的SEAD图,从图中可以看出该8-羟基喹啉铝纳米棒是非晶态结构。对产物进行的XRD表征(图2c),未发现明显的衍射峰,这进一步证实了产物的非晶态结构。

图2 8-羟基喹啉铝纳米棒的TEM(a),SAED(b)以及XRD图(c)

2.3 X射线能谱(EDX)表征

由于实验所得8-羟基喹啉铝纳米棒为非晶态结构,无法对照标准XRD卡片,故不能通过XRD确定其化学组成。为了证实纳米棒的化学组成,将NaOH完全溶解后得到纯净的8-羟基喹啉铝纳米棒经漂洗后进行X射线能谱分析。从图3可以看到元素碳、氮、氧和铝的存在,这与8 -羟基喹啉铝的元素成份一致的。

图3 8-羟基喹啉铝纳米棒的EDX图

2.4 荧光性能表征

图4a为8-羟基喹啉的乙醇溶液的荧光光谱,从图中可看出8-羟基喹啉的荧光激发波长为396 nm,而荧光发射波长为538 nm,且荧光强度较弱,其荧光性能主要取决于8-羟基喹啉结构中的双键共轭效应。图4b为8 -羟基喹啉铝纳米棒乙醇分散液的荧光光谱,从图中可以看出8-羟基喹啉铝纳米棒的激发波长290 nm,发射波长为505 nm,相对于原料8-羟基喹啉来说发生了明显的蓝移现象,且荧光强度明显增大。其荧光性能优化主要是因为8-羟基喹啉铝分子中的共轭效应得到了加强,且形成纳米棒后产生了纳米材料固有的量子尺寸效应和表面效应。

图4 8-羟基喹啉(a)及8-羟基喹啉铝纳米棒(b)的荧光光谱

3 结论

以200 nm的多孔氧化铝膜为微反应器采用化学沉淀法成功合成了直径为220-250 nm、长度为25μm的8-羟基喹啉铝纳米棒阵列。试验发现,相比于8-羟基喹啉本身,一维8-羟基喹啉铝纳米棒的荧光强度得到了明显加强,荧光峰的位置发生了显著的蓝移。这种方法简单、有效并且易控制,可以用于其它的一维有机功能纳米材料的制备。

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Preparation and Property Characterization of 8-Hydroxyquinoline Alum inum Nanorod

Li Xiangzi,Yu Yan
(Teaching and Research Section of Chemistry,Wannan Medical College,Wuhu 241000,Anhui,China)

Large-area and high-o rder nano rod arrays of 8-hydroxyquinoline aluminium are successively made by using porous alumina membrane as a temp late via liquid-liquid interfacial p recipitation,and their p roperties of morphology,component and fluorescence are characterizated as well.The results show that the 8-hydroxyquinoline alum inium nano rodsmade in the experiment are amo rphous in structure w ith higher fluo rescence intensity and blue shift of their positions of fluorescence emission as against 8-hydroxyquinoline.

8-Hydroxyquinoline aluminum;nanorods;alumina temp late

book=0,ebook=29

TB322

A

1673-1794(2010)02-0064-03

李祥子(1977-),男,讲师,研究方向:纳米材料。

安徽省高等学校省级自然科学基金(KJ2010B250),安徽省高等学校优秀人才基金(2010SQRL179),皖南医学院中青年科研基金(WK200802)

2009-11-18