氧化物納米晶的摻雜及形貌調控研究.pdf

1、本文以氧化鋅(ZnO)基和銦錫氧(ITO)納米晶的可控合成為例，對氧化物納米晶的摻雜及形貌調控進行研究。首次將“離子交換”法引入氧化物納米晶體系，并用原位法摻雜，探討了摻雜離子、前驅體活性對氧化物納米晶形貌和性質等的影響。
　　 主要工作如下：
　　 1.采用原位摻雜的方式，在體系中引入硬脂酸鋅(Zn(St)2)，異辛酸錫和油胺250℃胺解合成單分散Sn-ZnO超細納米線(直徑2.3±0.2 nm)。通過透射電子顯微鏡(

2、TEM/HRTEM)、等離子耦合原子吸收光譜(ICP-AAS)等對納米線的形貌和成分進行表征，研究了摻雜量對納米晶形貌的影響；紫外可見吸收光譜(UV-Vis)與熒光光譜(PL)觀察到摻雜后峰位有明顯的藍移，調節(jié)摻雜量可使光學禁帶寬度Eg在3.32～3.76 eV之間變化；通過紅外光譜(FTIR)監(jiān)控反應探究了反應機制；通過籽晶提取實驗探究納米線生長機制。此外，我們還初步嘗試Pb摻雜ZnO納米晶。
　　 2.利用Zn(St)2和十

3、八醇高溫醇解、醋酸鋅(Zn(Ac)2)和氫氧化鉀(KOH)在甲醇相中低溫反應合成尺寸和結晶質量迥異的ZnO納米晶，首次研究了氧化物納米晶的陽離子交換。結果表明，室溫下在ZnO納米晶溶液中引入Mn離子，可引起Mn離子與ZnO納米晶之間的離子交換，Zn離子逐漸被Mn離子取代，得到四方相的產物。相對應的，用Mg離子與ZnO納米晶進行交換，交換反應進行相對緩慢，得到的產物結晶質量較差。
　　 3.研究了ITO納米晶合成中不同羧酸對產物的

4、形貌的影響。采用簡便的“一鍋法”，在反應體系中采用直鏈的正辛酸鹽或具有支鏈結構的2-乙基己酸鹽，可以分別得到單分散性較好的納米花(18.3±2.1 nm)和球狀納米晶(7.6 nm±1.9nm)。我們認為這是由于反應前驅體具有不同的反應活性，并通過紅外實驗對這一想法進行了驗證。我們同時發(fā)現(xiàn)不同形貌的ITO納米晶在近紅外區(qū)域的局域表面等離子體共振(Localized Surface Plasmon Resonance，LSPR)吸收峰峰形