基于ZnO量子點(diǎn)的納米ZnO原位制備及其在紡織品上的應(yīng)用研究.pdf

1、量子點(diǎn)又稱納米晶，因其獨(dú)特的性質(zhì)及在諸多領(lǐng)域的廣闊應(yīng)用前景而成為重點(diǎn)研究對(duì)象。當(dāng)微粒尺寸減小至激子的玻爾半徑時(shí)，由于晶界改變了電子分布狀態(tài)，相應(yīng)的電子能態(tài)從連續(xù)的能帶變?yōu)榉至⒌哪芗?jí)結(jié)構(gòu)，使帶隙變寬，表現(xiàn)出量子限域效應(yīng)。近十年來(lái)，人們?cè)诎雽?dǎo)體量子點(diǎn)的合成及應(yīng)用領(lǐng)域取得了長(zhǎng)足進(jìn)展。在眾多無(wú)機(jī)半導(dǎo)體中，ZnO禁帶寬度大(3.37eV)，激子束縛能高(60meV)，具有優(yōu)異的光電性能，在生物成像、光伏器件及發(fā)光二級(jí)管等領(lǐng)域顯示出誘人的應(yīng)用前景，

2、而廣為人們所關(guān)注。但要充分利用量子點(diǎn)的獨(dú)特性質(zhì)，在開(kāi)發(fā)制備具有單分散性，且性質(zhì)穩(wěn)定的ZnO量子點(diǎn)的新技術(shù)及進(jìn)一步提高其應(yīng)用性能上仍任重道遠(yuǎn)，面臨諸多挑戰(zhàn)。
　　 本論文的工作圍繞著ZnO量子點(diǎn)的制備及基于ZnO量子點(diǎn)的納米ZnO在紡織品中的應(yīng)用展開(kāi)，主要進(jìn)行了以下三方面的工作:(Ⅰ)溶膠-凝膠法制備和表征ZnO量子點(diǎn)，本部分同時(shí)探討了制備條件對(duì)ZnO量子點(diǎn)結(jié)構(gòu)和光學(xué)性質(zhì)的影響;(Ⅱ)采用兩種表面包覆方法以增加ZnO量子點(diǎn)穩(wěn)定性，

3、重點(diǎn)研究表面修飾后量子點(diǎn)的光學(xué)性質(zhì);(Ⅲ)利用ZnO量子點(diǎn)作為水熱生長(zhǎng)的晶種在棉織物上生成致密的ZnO納米棒，并對(duì)處理后織物的紫外防護(hù)性能進(jìn)行了研究。具體研究?jī)?nèi)容如下:
　　 1.采用溶膠-凝膠法成功制備了ZnO量子點(diǎn)，對(duì)其晶體結(jié)構(gòu)、尺寸形貌及光學(xué)性質(zhì)進(jìn)行研究。結(jié)果表明制備的ZnO量子點(diǎn)為六方纖鋅礦結(jié)構(gòu)，形貌近似呈球形，尺寸均一性較好，粒徑大約為4.0nm。
　　 2.考察制備條件如反應(yīng)物濃度、反應(yīng)溫度及堿劑種類對(duì)ZnO

4、量子點(diǎn)的尺寸及光學(xué)性質(zhì)的影響。結(jié)果表明上述條件對(duì)ZnO量子點(diǎn)的尺寸及光學(xué)性質(zhì)的均有一定影響，通過(guò)改變這些反應(yīng)參數(shù)能很好的達(dá)到調(diào)節(jié)ZnO量子點(diǎn)尺寸和發(fā)射熒光顏色的目的。此外，通過(guò)紫外-可見(jiàn)吸收光譜對(duì)ZnO量子點(diǎn)在溶液中的生長(zhǎng)機(jī)制進(jìn)行了初步研究，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明ZnO量子點(diǎn)的生長(zhǎng)有別于被廣為接受的擴(kuò)散控制的晶粒粗化生長(zhǎng)（奧氏熟化）過(guò)程，而是一種在一定范圍內(nèi)分別表現(xiàn)為擴(kuò)散控制和動(dòng)力學(xué)控制的生長(zhǎng)機(jī)制。
　　 3.在ZnO量子點(diǎn)的合成中加入聚

5、乙烯吡咯烷酮(PVP)作為包覆劑，與未包覆的ZnO量子點(diǎn)相比，PVP增強(qiáng)了樣品的穩(wěn)定性，獲得了較好的單分散性。同時(shí)，PVP的用量對(duì)制備的ZnO量子點(diǎn)的尺寸及光致發(fā)光性質(zhì)具有較大影響。
　　 4.另一種表面處理的方法是將所制得的ZnO量子點(diǎn)包覆在SiO2球里形成ZnO/SiO2納米復(fù)合物。分析表明該復(fù)合物有效提高了ZnO量子點(diǎn)在水中的穩(wěn)定性及分散性。
　　 5.通過(guò)在棉織物上生長(zhǎng)ZnO納米棒得到具有抗紫外性能的織物。該制備