氧化鋅粉體的制備及其光學(xué)性能研究.pdf

1、發(fā)光材料被廣泛應(yīng)用于日常生活和生產(chǎn)中,開發(fā)低成本、環(huán)保安全、發(fā)光性能優(yōu)良的發(fā)光材料具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。氧化鋅在室溫下的禁帶寬度為3.37 eV,具有高達(dá)60 meV的激子束縛能,所以ZnO在光電領(lǐng)域應(yīng)用方面具有前景。為了制備發(fā)光性能優(yōu)良的ZnO粉體,對制備工藝進(jìn)行優(yōu)化,同時(shí)對ZnO粉體進(jìn)行表面修飾和改性。
　　本文主要研究了ZnO粉體的制備及其光學(xué)性能,分析了工藝條件對ZnO粉體發(fā)光性能和結(jié)晶過程的影響,初步探討了ZnO的發(fā)光機(jī)理。

2、研究了表面活性劑PEG6000、SDS、CTAB和L-G修飾和稀土La、Ce摻雜改性對ZnO粉體結(jié)晶和發(fā)光性能的影響。探索了提高ZnO粉體發(fā)光強(qiáng)度的方法。采用了TG-DTA、XRD、PL、SEM、UV-Vis、FT-IR等手段表征所得樣品,主要研究內(nèi)容和所得主要結(jié)論如下:
　　(1)以醋酸鋅和草酸銨為原料,采用直接沉淀法制備了ZnO粉體。XRD分析結(jié)果表明,前驅(qū)物為ZnC2O4·2H2O,焙燒后所得粉體為純度較高的六方纖鋅礦結(jié)構(gòu)的

3、ZnO;熱重分析結(jié)果表明,前驅(qū)物分解的最低溫度為400℃。單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明, ZnO晶體的發(fā)光強(qiáng)度與其結(jié)晶度和晶體缺陷有關(guān),粉體結(jié)晶度高、缺陷少有利于提高其發(fā)光強(qiáng)度。室溫下ZnO粉體較強(qiáng)的發(fā)光峰在391nm和405nm處,分析其發(fā)光機(jī)理分別為自由激子的復(fù)合發(fā)光和束縛激子的復(fù)合發(fā)光。
　　(2)在制備過程中,采用添加表面活性劑和稀土摻雜改性的方法,以提高ZnO粉體的發(fā)光強(qiáng)度。
　　考察了四種表面活性劑對ZnO粉體的粒度和發(fā)光

4、性能的影響。研究表明,在制備溶液中加入表面活性劑后,所得粉體仍為六方纖鋅礦結(jié)構(gòu)的ZnO,加入表面活性劑后粉體的一次粒徑增大,粉體宏觀粒徑減小,分散度提高,PEG6000、CTAB和L-G的加入,均可提高ZnO晶體的結(jié)晶度和發(fā)光強(qiáng)度,其中添加PEG6000后所得粉體發(fā)光強(qiáng)度最高。
　　考察了La、Ce摻雜對ZnO粉體結(jié)晶和發(fā)光性能的影響,研究發(fā)現(xiàn)適量稀土離子摻雜后,所得粉體仍為六方纖鋅礦結(jié)構(gòu)的ZnO,當(dāng)摻雜濃度低時(shí),稀土離子進(jìn)入晶格