二氧化鈦和氧化鋅納米材料的制備和性質(zhì)研究.pdf

1、本論文主要分兩大部分，一是不同晶型二氧化鈦制備及以其為起始原料水熱合成鈦酸鉍微結(jié)構(gòu)的研究，使用不同晶型的同一特定起始原料合成具有不同結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的最終產(chǎn)物是材料科學(xué)中一個非常有意義的課題；二是Ag摻雜對ZnO納米粉體和納米晶薄膜發(fā)光性能影響的研究，摻雜研究對解決ZnO發(fā)光機制等問題有著很大的指導(dǎo)意義。同胞83
　　 我們通過調(diào)節(jié)Ti(SO4)2水解為偏鈦酸時礦化劑NaOH的濃度，準(zhǔn)確控制水熱合成銳鈦礦向板鈦礦型二氧化鈦的轉(zhuǎn)變過程，

2、進一步研究表明，水熱合成板鈦礦型二氧化鈦對溫度的要求比合成銳鈦礦型二氧化鈦高的多，原因是板鈦礦型二氧化鈦的Ti-O鍵更為復(fù)雜。之后，分別以板鈦礦和銳態(tài)礦型的TiO2為先驅(qū)物水熱合成鈦酸鉍亞微米棒。通過X射線衍射、選區(qū)電子衍射以及Raman光譜的測量結(jié)果可知，合成的產(chǎn)品為Bi4Ti3O12。源自板鈦礦和銳鈦礦的Bi4Ti3O12其結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出明顯的差異。在同樣的條件下，Bi插入銳鈦礦TiO2的量多于插入板鈦礦TiO2的量，從而導(dǎo)致部分X射線

3、衍射峰向高角度稍微移動。保留下來的短Ti-O鍵限制了b-Bi4Ti3O12亞微米棒沿[010]方向生長，使得b-Bi4Ti3O12亞微米棒長度不均。
　　 ZnO納米晶薄膜通過Sol-gel法制備。對于未摻雜的ZnO薄膜，XRD顯示在n型Si(100)襯底上生長的ZnO薄膜具有相當(dāng)好的C軸擇優(yōu)取向。PL譜表明，制備過程中溶液Zn離子濃度對可見光發(fā)光影響很大；氧氣氛下退火紫外光發(fā)光增強，可見光發(fā)光減弱，結(jié)晶質(zhì)量優(yōu)于空氣下退火。Ag

4、摻入之后，薄膜依然具有相當(dāng)好的C軸擇優(yōu)取向，在研究退火溫度對Ag摻雜ZnO薄膜發(fā)光性能的影響時，結(jié)合XRD和SEM發(fā)現(xiàn)900℃退火的樣品表面析出了眾多分布均勻的約70nm小片狀“Ag島”，對比相同條件下制備的未摻雜ZnO薄膜，“Ag島”增強了可見光發(fā)光，發(fā)光增強機理可解釋為ZnO薄膜發(fā)光和Ag島局域化表面等離激元(LSP)共振形成光散射耦合的結(jié)果。另外，隨著退火溫度的增加，樣品紫外光發(fā)光增強是源于結(jié)晶質(zhì)量的提高，可見光發(fā)光增強則源于單離

5、化氧空位的增多，發(fā)光中心從606nm(700℃)逐漸移至537nm(1000℃)是由于Burstein-Moss效應(yīng)。
　　 ZnO摻Ag納米粉體是以氨水為礦化劑通過水熱法合成。XRD顯示樣品為純ZnO粉體，Ag未能摻入ZnO晶格。PL譜顯示水熱合成時加入Ag離子有助于樣品的紫外發(fā)光并抑制可見發(fā)光，表明Ag離子有助于提高ZnO納米粉體的結(jié)晶度并減少缺陷。進一步分析表明當(dāng)氨水濃度適合乙酸鋅水解時,已經(jīng)形成了[Ag(NH3)2]+，