氧化鋅、稀土氧化物的水熱合成及其發(fā)光性質(zhì)研究.pdf

1、由于具有獨(dú)特的小尺寸和巨大的比表面積以及一系列特殊性質(zhì)，納米材料吸引了越來越多研究學(xué)者的關(guān)注。氧化鋅是一種直接帶隙的半導(dǎo)體材料，室溫下帶隙寬度為3.37eV，激子束縛能高達(dá)60meV，在液晶顯示器、太陽能電池、保護(hù)性涂層、氣敏元件和紫外發(fā)光器等方面占有重要地位。目前，氧化鋅納米結(jié)構(gòu)的制備、控制與應(yīng)用研究成為當(dāng)前納米材料研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一。稀土元素由于具有獨(dú)特的4f層電子結(jié)構(gòu)和電子轉(zhuǎn)移的多種方式，從而具有特殊的光、電、磁學(xué)性質(zhì)，因此，稀土

2、納米材料的合成研究已成為材料研究領(lǐng)域的重要課題。 制備工藝和方法對(duì)所制備出的納米材料的性能有很大影響。納米材料的制備方法很多，其中水熱法是一種用來合成具有獨(dú)特性質(zhì)的新型納米材料的有效方法，逐漸受到許多科研工作者的青睞。本論文利用水熱法制備出幾種ZnO、Y2O3：Eu3+微納米結(jié)構(gòu)，并對(duì)其光譜特性作出分析。通過對(duì)反應(yīng)條件的優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)對(duì)ZnO、Y2O3：Eu3+形貌的調(diào)控，并探索其生長機(jī)理。主要內(nèi)容如下： (1)利用陽離子表

3、面活性劑CTAB輔助水熱法合成形貌獨(dú)特的杯子狀氧化鋅。樣品直徑約為6微米，長度約為8微米，并對(duì)該條件下生成的氧化鋅的發(fā)光性質(zhì)作出了分析和研究。通過對(duì)反應(yīng)時(shí)間的跟蹤，我們認(rèn)為在反應(yīng)體系中，ZnO22-作為生長基元，CTAB起到了運(yùn)送生長基元的作用。通過實(shí)驗(yàn)證明，CTAB的含量對(duì)樣品的形貌有重要的影響，隨著CTAB含量的增加，樣品的形貌由棒狀到杯子狀，最后為一種復(fù)雜的鏤空形貌。 (2)以硫酸鋅、六次甲基四胺為原料，通過添加表面活性劑

4、輔助水熱法合成氧化鋅。當(dāng)添加陽離子表面活性劑CTAB時(shí)，樣品為片狀結(jié)構(gòu)，呈六邊形，直徑約為10微米，并對(duì)其發(fā)光性質(zhì)進(jìn)行分析。隨著CTAB含量的增加，CTAB吸附在各個(gè)晶面上并不均勻，使其在各個(gè)方向的生長速率不同，樣品的形貌也隨之發(fā)生變化。同時(shí)，我們也討論了添加表面活性劑PVP對(duì)樣品形貌的影響。 (3)在水熱180℃條件下合成三棱柱形Y2O3：Eu3+，直徑約為1微米，長度約2微米，并對(duì)其發(fā)光性質(zhì)作出分析。在工藝簡單的基礎(chǔ)上，沒有

5、添加任何表面活性劑，通過調(diào)節(jié)pH值和反應(yīng)物的濃度，合成一系列形貌可控的Y2O3：Eu3+。我們認(rèn)為這些形貌的Y2O3：Eu3+反應(yīng)機(jī)理相似：晶體首先成核，逐漸生長成為無規(guī)則的片狀，因?yàn)槠瑺罹w的上下表面結(jié)構(gòu)不同，在加熱條件下，有著不同的膨脹系數(shù)，從而造成了片狀晶體的卷曲，進(jìn)而生長成棒狀，這些棒通過自組裝快速地堆積成各種形貌的Y2O3：Eu3+。 (4)以尿素為沉淀劑，合成了產(chǎn)率較高、分散性好、粒徑均勻的Y2O3：Eu3+納米球，