水熱法合成錳摻硫化鋅納米顆粒及其熒光性能研究.pdf

1、ZnS是Ⅱ-Ⅵ族重要的一種化合物，自然界中存在具有閃鋅礦結構的立方相和纖鋅礦結構的六方相兩種變形體，其對應的禁帶寬度分別為3.66eV和3.8eV。由于具有優(yōu)越的發(fā)光性質和物理化學性質，越來越受到化學、物理以及材料學家的重視。自1994年Bhargava等人將Mn2+摻入ZnS首次發(fā)現(xiàn)顯著提高錳摻雜ZnS的熒光量子效率以來，極大地激發(fā)了人們研究過渡金屬離子摻雜ZnS材料的熱情?？茖W家們對單摻金屬離子Mn、Cu、Fe、Co或共摻Mn，Cu

2、、Co，Cu等研究做了大量工作。尤其是金屬Mn2+摻雜ZnS材料，人們不僅獲得低維ZnS:Mn納米線、顆粒、薄膜，ZnS:Mn量子點的合成及其應用人們也進行了深入研究。然而人們在介孔/多孔ZnS:Mn材料的研究還遠不夠充分，因此合成出具有介孔/多孔結構的ZnS:Mn是人們首要解決的問題。
　　 本論文主要分為兩部分工作，第一部分是使用表面活性劑CTAB輔助溶劑熱合成表面具有花簇狀特殊結構的ZnS:Mn微納材料；第二部分是利用二水

3、合檸檬酸三鈉做絡合劑水熱合成單分散ZnS:Mn納米球。此外，還對合成過程中的影響因素進行討論，并對微結構和光學性能進行表征，具體內容如下：
　　 1、花簇狀ZnS:Mn材料的制備
　　 采用六水合硝酸鋅，四水合乙酸錳，硫脲為原料，外加表面活性劑CTAB為添加劑，通過輔助溶劑熱合成法制備了具有纖鋅礦結構的六方相微納結構的ZnS:Mn材料，微米級的ZnS:Mn表面由許多10nm厚納米片堆積因而呈現(xiàn)出一定的空隙結構。研究表明呈

4、特殊花簇狀的納米片是反應到一定時間后才由表面分化而成；在低于臨界膠束濃度范圍內，增加CTAB的用量對樣品形貌影響不大，只是樣品尺寸較為均一；而改變無機原料的濃度和溶液的pH值卻嚴重影響樣品形貌；對反應體系中添加粘度大的有機溶劑可獲得更小尺寸的花簇狀ZnS:Mn。此外還對花簇狀ZnS:Mn的生長機理進行了討論。
　　 2、單分散多孔ZnS:Mn納米球的制備
　　 以六水合硝酸鋅，四水合乙酸錳，硫脲為原料，二水合檸檬酸三鈉做

5、絡合試劑水熱合成單分散ZnS納米球、ZnS:Mn納米球。研究發(fā)現(xiàn)在反應溫度為170℃時，合成的樣品為ZnO和ZnS組成的混合物。室溫光致發(fā)光分析說明，樣品的光致發(fā)光譜圖并不是由ZnO和ZnS各自熒光發(fā)射峰組成，而是在形成了新的能級后出現(xiàn)新的發(fā)光中心，因而出現(xiàn)新的熒光發(fā)射峰。樣品經比表面及孔隙度分析儀(BET)表征說明所合成的樣品具有多孔結構，然而由于孔道無序的緣故，樣品比表面積較小，為7.8m2/g，孔徑為16.5nm;經550℃高溫熱

6、處理后由于孔徑的尺寸略有增加，樣品的比表面積較?。辉诜磻獪囟葹?20℃，反應物濃度減低后，獲得單分散性良好的ZnS納米球，由小角X射線衍射(SAXS)分析可知，單分散納米球的孔結構仍然為短程無序，且孔徑分布寬；在獲得此分散性好的ZnS的實驗基礎上，加入錳源，合成不同摻雜含量的ZnS:Mn，發(fā)現(xiàn)摻雜后的ZnS:Mn熒光發(fā)射強度比摻雜前的ZnS熒光發(fā)射強度高，且在摻入10％時強度達到最強。此外，摻雜后的ZnS:Mn在530nm出現(xiàn)新的熒光發(fā)