本文采用十二烷基苯磺酸钠(SDBS)与聚乙烯吡咯烷酮(PVP)的复配溶液作为单晶硅制绒添加剂, 取代目前常用碱醇制绒液中的异丙醇, 不仅降低了绒面的反射率、缩短了制绒时间, 而且具有成本低、制绒过程中不需要定时补充等特点。本文研究了SDBS与PVP复配添加剂的比例、浓度、反应时间、反应温度等对单晶硅制绒效果的影响, 实验发现当SDBS与PVP的混合体积比为1∶4、复配添加剂的浓度为0.26%(质量分数)、制绒温度为80 ℃、制绒时间为15 min时, 在400~1 000 nm波长范围内的平均反射率为9.8%。与传统的碱醇制绒液相比, SDBS与PVP复配添加剂的制绒时间缩短了25 min, 反射率降低约2%, 是一种非常有发展潜力的产业化单晶硅制绒添加剂。

表面增强红外光谱(SEIRAS)是一种极具潜力的分析技术, 近年来被广泛应用于诸多领域。 SEIRAS技术的关键在于具有红外增强效应的基底, 但目前已有的SEIRAS基底制备的成本、 步骤和耗时等都还有待优化。 金属材料由于其不透光性, 通常难以用作透射模式(T-SEIRAS)基底的衬底, 本研究创新性地使用具有三维孔隙结构的泡沫铜材料作为衬底, 基于置换反应在泡沫铜上负载银纳米粒子, 研发出一种快速、 简便、 低成本的T-SEIRAS基底制备方法。 优化了银离子溶液浓度、 表面活性剂用量、 反应时间等主要影响因素, 结果表明: 硝酸银(0.2 mmol·L-1)用量为10 mL, 聚乙烯吡咯烷酮(PVP)(0.05 g·mL-1)用量为2 mL, 反应时间为30 s时, 基底红外增强效果最好。 通过扫描电镜(SEM)、 X射线光电子能谱(XPS)对SEIRAS透射基底的表征, 表明从几十到一百纳米尺度的银纳米被成功负载于泡沫铜衬底上。 优化制备的银纳米-泡沫铜SEIRAS透射基底可对探针分子11-巯基十一烷酸(MUA)及福美双农药产生明显的红外信号增强, 对MUA在1 689 cm-1处的增强达32.7倍, 对福美双在1 371 cm-1处的增强达2.9倍。 分别考察了福美双1 236, 1 371和1 495 cm-1处的吸收信号强度与浓度的线性拟合情况, 1 236 cm-1处的线性最优, 相关系数为0.923。 该基底对福美双的检出限为0.024 mg·mL-1。 研究结果为快速、 简便制备SEIRAS透射基底提供了新方案, 为福美双等有机污染物的现场应急快速检测提供了新思路。

NaBiF4作为一种新型的上转换发光基质材料，具有优异的发光性能。本文以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)作为表面活性剂，通过溶剂热法成功制备出水溶性NaBiF4∶Yb3+/Er3+/Mn2+上转换微米晶，并对其晶相、形貌及发光性能进行了表征。在980 nm激发光条件下，NaBiF4∶Yb3+/Er3+/Mn2+可发射出强烈的绿色发光，且发光强度随Mn2+掺杂浓度的提高呈现先增强后减弱的趋势，表现出优异的上转换发光性能。同时，NaBiF4∶Er3+/Yb3+/Mn2+上转换发光对温度具有良好的依赖性，有望成为潜在的温度传感器材料。

近年来, AgNWs(Ag Nanowires)透明电极由于良好的导电性、优秀的韧性, 作为氧化铟锡(ITO)的替代材料受到了广泛的关注, 可以用于多种电子设备, 如触摸屏、有机太阳能电池和显示器等。但是, 在近年的透明电极应用中, 低长径比所带来的雾度过高、导电性较差的缺陷使AgNWs不能广泛地推广, 所以提高长径比是迫在眉睫的。本文采用一步多元醇法制备AgNWs, 探究不同分子量的混合PVP体系参与反应对包覆效果及生长过程的影响。研究结果表明, 与单一分子量PVP体系相比, PVP混合体系在生长过程中的再次形核点减少, AgNWs的长径比更高; 分子量为1 300 000与分子量为58 000的PVP按2∶1的比例混合, AgNWs 宽度最小, 长径比最高可达到1 200以上。

为了获得低成本、高结晶度的红荧烯薄膜, 采用溶液加工的方法和聚合物界面修饰层研究了红荧烯薄膜的性质。首先, 通过旋涂方法在Si/SiO2衬底上先沉积一层聚乙烯吡咯烷酮(PVP)作为界面修饰层, 利用偏光显微镜(POM)、原子力显微镜(AFM)研究了PVP层表面形貌及粗糙度。接着在PVP上滴涂红荧烯溶液后固化烘干, 制备红荧烯晶体薄膜, 研究了不同PVP浓度和不同成膜温度下界面修饰层对红荧烯表面形貌的影响。然后, 利用X射线衍射(XRD)表征对比研究了薄膜的微观结构。最后, 分析了红荧烯晶体薄膜的生长机制。实验结果表明: 80~140 ℃及低浓度的PVP条件下能得到结晶度高、连续的红荧烯球晶, 并且温度升高时, 球晶尺寸变大。PVP作为界面修饰层有利于改善红荧烯的成膜性, 制备高结晶度的晶体薄膜。

采用旋涂工艺将PbSe三维自组装超晶格镶嵌在两层聚合物PVP中，制备了基于PVP和PbSe三维自组装超晶格复合体系的电双稳器件，器件结构为ITO/PVP/PbSe 三维自组装超晶格/PVP/Al，研究了其电学性能和记忆效应。与参比器件ITO/PVP/Al相比，器件ITO/PVP/PbSe三维自组装超晶格/PVP/Al的电流-电压特性呈现出非常明显的电双稳特性和非易失记忆行为，在相同的电压下同时具有两种不同的导电状态：低电导的关态和高电导的开态。当PVP与PbSe超晶格的质量比为1∶1时，器件性能最好，其最大电流开关比为7×104，经过104 s仍几乎无衰减。通过对电流-电压曲线拟合，利用不同的导电模型对器件的载流子传输机制进行了解释。结果表明，PbSe三维自组装超晶格作为电荷陷阱，可以俘获、储存及释放电荷，对器件的电双稳性能能起决定性作用。

采用静电纺丝方法制备聚乙烯吡咯烷酮(PVP)纳米纤维, 并以其为模板采用原子层沉积(ALD)方法制备不同 Mg 掺杂浓度的MgxZn1-xO纳米纤维。 研究了不同Mg掺杂浓度对复合纳米纤维结构和光学性质的影响。 利用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、 光致发光(PL)和紫外-可见光(UV-Vis)吸收谱对样品测试并进行表征分析。 结果表明, Mg元素的掺入并没有改变ZnO纳米纤维的形貌, 所有样品的表面形貌极其相似, 只是掺杂后纤维直径有所增大;随着Mg掺杂浓度的增加吸收边逐渐发生蓝移, 表明所制备MgxZn1-xO纤维的带隙具有可调节性。 与此同时, 在PL谱中可以观察到样品的紫外(UV)发光峰从377 nm移动至362 nm, 且与不掺杂的样品相比, MgxZn1-xO纳米纤维的UV发光强度明显增强。 通过这种方法可以合成组分可控的MgxZn1-xO纳米纤维。 在ZnO中掺入Mg元素可以有效地提高ZnO-PVP纳米纤维的禁带宽度以及UV发射强度。

制备了二氧化硅壳层修饰的ZnS∶Mn量子点, 基于聚乙烯吡咯烷酮(PVP)与二氧化硅表面硅羟基的作用, 在纳米复合微粒表面进行了PVP的修饰, 得到了在海水中荧光性能及胶体稳定性良好的ZnS∶Mn/SiO2/PVP 量子点。在Pb2+对所制备纳米微粒具有荧光猝灭效应的基础上, 建立了用ZnS∶Mn/SiO2/PVP 量子点作为荧光探针检测海水中微量铅离子的新方法。研究表明, 量子点浓度为10-3 mol/L时, 海水中离子浓度在10~100 μmol/L范围内与ZnS∶Mn/SiO2/PVP量子点荧光猝灭强度呈良好的线性关系, 相关系数为0.994 6, 检出限为8×10-7 mol/L。

本文通过湿法化学还原法合成了平均粒径为4.42 nm、标准差为0.98 nm的球形银纳米颗粒, 并研究了在不同反应时间后获得的银纳米颗粒对PVP和Alq3的荧光猝灭效应。通过深入研究发现, PVP的荧光猝灭效应主要由于其分子链上的酮基与Ag颗粒之间发生了静电吸附, 进而导致处在激发态的PVP分子与银颗粒之间产生电子或者能量转移（即非辐射弛豫）, 猝灭了PVP的荧光发光; 而Alq3的荧光猝灭效应则主要归因于银纳米颗粒的欧姆损耗。通过采用时域有限差分法进行模拟发现, 溶液中随机分布的银纳米颗粒, 不仅能够吸收激发电磁波, 削弱激发场强度, 而且能够吸收荧光分子辐射的电磁波, 进而猝灭了Alq3分子的荧光效应。这些研究成果将有利于了解金属纳米颗粒与PVP及Alq3分子荧光发光之间的关系, 为调控荧光发光提供指导。