過(guò)渡金屬摻雜的硫化鋅納米材料的制備及性質(zhì)研究.pdf

1、過(guò)去的二十多年，納米材料的制備及性質(zhì)研究已成為一個(gè)十分熱門(mén)的研究領(lǐng)域，特別是半導(dǎo)體納米材料，由于其獨(dú)特的化學(xué)、物理和電子特性，使得其在諸如顯示器、照明、傳感器、激光技術(shù)、生物技術(shù)和醫(yī)學(xué)等新技術(shù)上有著極大的應(yīng)用前景。過(guò)渡金屬和稀土金屬離子摻雜的硫化鋅納米晶，包括納米粉末和三維核殼結(jié)構(gòu)、空腔結(jié)構(gòu)都是極具發(fā)展?jié)摿Φ陌雽?dǎo)體化合物之一。本文對(duì)摻雜的ZnS納米晶所涉及的納米理論、發(fā)光現(xiàn)象及相關(guān)機(jī)理、制備方法，以及相關(guān)Ⅱ-Ⅵ半導(dǎo)體納米三維核殼結(jié)構(gòu)、空

2、腔結(jié)構(gòu)材料的應(yīng)用前景和制備方法做了詳細(xì)的綜述，并進(jìn)行了深入的研究。 實(shí)驗(yàn)分為兩大部分：第一部分：Mn2+、pb2+共摻雜的ZnS納米晶的制備及光致發(fā)光性的研究可控化學(xué)共沉淀法是應(yīng)用最廣泛的方法之一，由于其原材料便宜，易控制，產(chǎn)量大等特點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)。為了使化學(xué)共沉淀法能大批量制備分散性好，表面形態(tài)好，發(fā)光效率高的摻雜硫化鋅納米晶，本文采用以聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)為表面包覆劑，在室溫敞開(kāi)大氣條件下的水溶液中制備了ZnS

3、:Mn2+和ZnS:Mn2+、pb2+納米晶。所制備的納米晶為立方閃鋅礦結(jié)構(gòu)，粒徑為2.0～4.0nm；PVP能很好的包覆于納米晶表面，納米晶沒(méi)有發(fā)嚴(yán)重的團(tuán)聚現(xiàn)象，分散性良好。制備的ZnS:Mn2+納米晶，當(dāng)Mn2+摻雜量相對(duì)于Zn2+的摩爾比為3.0﹪時(shí)，于583nm處觀察到了最大的熒光發(fā)光強(qiáng)度。ZnS:Mn2+、pb2+納米晶在510～560nm處有強(qiáng)的發(fā)射，當(dāng)Mn2+和pb2+摻雜量相對(duì)于Zn2+的摩爾比分別為3.0﹪，0.5﹪時(shí)

4、，于543nm處有最大的熒光發(fā)光強(qiáng)度，大約是ZnS:Mn2+納米晶熒光強(qiáng)度的3倍。 第二部分：ZnS納米晶包覆SiO2核殼和空腔結(jié)構(gòu)納米球的制備硫化鋅納米晶包覆二氧化硅的三維核殼結(jié)構(gòu)及空腔結(jié)構(gòu)納米球，廣泛應(yīng)用于作為光子晶體的結(jié)構(gòu)單元、生物標(biāo)記、多酶生物催化、藥物分解等研究領(lǐng)域。為了制備這種獨(dú)特的三維結(jié)構(gòu)納米材料，本論文采用層層自組裝方法，利用二氧化硅模板表面的靜電吸附納米晶粒子生成厚度可控的硫化鋅納米晶包覆層。二氧化硅模板采用S

5、tober法制備了直徑為250～320nm的單分散性膠體納米球，分別由試驗(yàn)方案一：以Na2S·9H2O為硫源，室溫水相中反應(yīng)，討論了分別在聚合物表面活性劑聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)和聚乙烯醇(PVA)中，硫化鋅納米晶包覆二氧化硅的效果；試驗(yàn)方案二：加熱條件下以硫代乙酰胺為硫源，無(wú)水乙醇/水混相中反應(yīng)，討論了不同硫代乙酰胺和Zn2+量的情況下，硫化鋅納米晶包覆二氧化硅的效果。試驗(yàn)結(jié)果表明方案二較為成功，然后以氫氟酸蝕刻二氧化硅模板，能得到