二價金屬鎢酸鹽低維納米材料的制備及其發(fā)光性能研究.pdf

1、低維納米材料以其獨(dú)特的理化性質(zhì)越來越多地受到人們的關(guān)注，從而成為近年來的研究熱點(diǎn)，這類材料在微電子、光電能量轉(zhuǎn)換、圖像技術(shù)、傳感器、薄膜覆蓋和環(huán)境治理等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。納米顆粒材料和薄膜材料具有較其體相材料更優(yōu)異的光、電、磁和催化性能，而納米薄膜則以其更加突出的性能激發(fā)了人們的研究興趣。本文將二者結(jié)合起來，開展了低維納米材料的合成、結(jié)構(gòu)、性能和機(jī)理研究，并在膠束模板誘導(dǎo)合成，納米薄膜的制備、形貌、結(jié)構(gòu)、質(zhì)量控制和發(fā)光性能等方面取

2、得了重要進(jìn)展。不僅達(dá)到了均勻成膜和發(fā)光增強(qiáng)的效果，還發(fā)現(xiàn)了納米復(fù)合薄膜的發(fā)光增／減轉(zhuǎn)換效應(yīng)。該研究為一系列納米顆粒燒結(jié)薄膜的質(zhì)量和性能改善奠定了基礎(chǔ)，也為納米光電子器件化提供了更多的便利，因而具有重要的科學(xué)價值和實(shí)際意義。 本文探討用反相膠束法合成低維納米二價金屬鎢酸鹽，得到了粒徑約100nm的CaWO<,4>和SrWO<,4>納米粒子、直徑約100 nm，長度最大可達(dá)幾微米的BaWO<,4>納米棒、直徑約80nm，長度

3、約320 nm的PbWO<,4>納米棒、粒徑約80 nm的ZnWO<,4>納米粒子、直徑約60nm，長度約140 nm的CdWO<,4>納米棒、并對產(chǎn)物的形貌、結(jié)構(gòu)和光學(xué)性能進(jìn)行了分析表征。熒光分析結(jié)果表明，當(dāng)采用240 nm激發(fā)時，白鎢礦結(jié)構(gòu)CaWO<,4>、SrWO<,4>、BaWO<,4>和PbWO<,4>納米粒子的發(fā)射峰位置分別位于338、350、334和362 nm，相對于體相材料分別藍(lán)移了82、70、86和88 nm。當(dāng)采用

4、290 nm激發(fā)時，黑鎢礦結(jié)構(gòu)ZnWO<,4>和CdWO<,4>納米粒子的發(fā)射峰位置分別位于408和403nm，相對于體相材料分別藍(lán)移了52和60nm。顯示了納米材料特有的量子尺寸效應(yīng)。 首次報道了HgWO<,4>納米材料的合成方法，用超聲法合成出直徑約80nm，長度約200nm的HgWO<,4>納米棒。既為納米半導(dǎo)體器件提供了重要的基本材料，以自制的AW0<,4>(A=Ca,Sr,Ba,Pb,Zn,Cd,Hg)納米粒子為鍍

5、膜材料，利用自創(chuàng)的膠棉分散納米粒子成膜方法，成功制備出AW0<,4>納米薄膜，其中膠棉液的引入可大大改善成膜質(zhì)量。文中對產(chǎn)物的表面形貌、結(jié)構(gòu)、紅外和發(fā)光光譜進(jìn)行了分析表征。發(fā)光分析結(jié)果表明，當(dāng)采用240nm激發(fā)時，AW0<,4>(A=Ca,Sr,447和457nm，分別相對于其納米粒子紅移了71、42、56、30、22、44和27nm，相對于其體相材料藍(lán)移了12、27、29、55、30、16和33nm(黑鎢礦結(jié)構(gòu)鎢酸鹽納米粒子和體相材料

6、的激發(fā)波長均為290nm)。另外，還探討了薄膜形貌。 為了對上面制備的AW0<,4>(A=ca，Sr,Ba，Pb，Zn，Cd，Hg)納米薄膜的發(fā)光進(jìn)稈控制，本文提出了納米TIO<,2>摻雜路線，制備均勻致密的AWO4-TIO2納米復(fù)合薄膜。該方法不僅可以達(dá)到均勻成膜和發(fā)光增強(qiáng)的效果，還產(chǎn)生了一種發(fā)光增／減轉(zhuǎn)換效應(yīng)。通過對其形貌、結(jié)構(gòu)、光學(xué)性質(zhì)和轉(zhuǎn)換機(jī)制的研究發(fā)現(xiàn),TiO<,2>臨界濃度與最大發(fā)光強(qiáng)度間的關(guān)系符合下面的Gaussi

7、an創(chuàng)面曲線。根據(jù)所建立的Gaussian方程，得到了AW0<,4>-TiO2(A=Ca,Sr,Ba,Pb,Zn,Cd,Hg)納米復(fù)合薄膜最大發(fā)光強(qiáng)度處所對應(yīng)TiO<,2>臨界濃度值分別為4.37％、3.93％、3.85％、4.77％、4.19％、3.82％和3.80％.對第二主族的鎢酸鹽而言，TiO<,2>臨界濃度與陽離子的離子勢呈正相關(guān);對第二副族的鎢酸鹽而言，TiO<,2>臨界濃度與陽離子的半徑勢呈指數(shù)關(guān)系。 研究