ZnO、SnO-,2-及其摻雜納米結(jié)構(gòu)的合成、表征與性能研究.pdf

1、氧化物半導(dǎo)體材料的性能與其形貌、結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，具有特定形貌和結(jié)構(gòu)的納米材料顯示出優(yōu)異的光、電及光催化等性能。水熱法和溶劑熱法可合成不同形貌和結(jié)晶性能良好納米結(jié)構(gòu)，在納米材料的研究領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。本文選取ZnO和SnO2及其摻雜體系，采用水熱法和溶劑熱法合成了具有不同形貌的納米結(jié)構(gòu)。 對于ZnO及其摻雜體系，主要包括以下三個方面的研究內(nèi)容。1．選用（NH4）2CO3為沉淀劑，在無水乙醇和水混合溶劑的反應(yīng)介質(zhì)中，水熱條件下分

2、解Zn4CO3（OH）6·H2O前驅(qū)體，合成具有不同納米結(jié)構(gòu)的ZnO。采用XRD和Raman手段研究產(chǎn)物的晶相；通過FESEM和TEM等手段觀察合成產(chǎn)物形貌，并討論一維棒狀的取向生長方向；采用光致發(fā)光譜（PL）來表征合成產(chǎn)物的發(fā)光性能，PL譜中包含紫外和可見光區(qū)的發(fā)射峰。2．選取了Y3+和Tb3+對ZnO進(jìn)行摻雜改性，采用水熱和后期煅燒相結(jié)合的方法，合成了具有納米片狀Y3+-ZnO和由納米管組裝成的分級結(jié)構(gòu)Tb3+-ZnO；與ZnO相比

3、，Y3+和Tb3+摻雜ZnO納米結(jié)構(gòu)的Raman光譜發(fā)生了很大變化，僅E2（high）模式可見；探討了Y3+和Tb3+摻雜ZnO納米結(jié)構(gòu)的發(fā)光性能，摻雜離子的引入改變了原有的能級結(jié)構(gòu)，從而導(dǎo)致了發(fā)光性能的變化。3．以無水乙醇作為溶劑，采用溶劑熱和后期煅燒的方法合成了La3+-ZnO納米線，采用XRD、XPS和Raman光譜進(jìn)行表征，結(jié)果表明，La3+成功摻入ZnO晶格；摻雜離子的引入改變了能級結(jié)構(gòu)，從而引起了Raman光譜和PL光譜的變

4、化；討論了不同摻雜濃度對La3+-ZnO納米線光催化性能影響，實(shí)驗結(jié)果表明，不同摻雜濃度La3+-ZnO納米線對RhB水溶液具有不同的光催化效率，當(dāng)La3+摻雜濃度為2 at%時，具有最佳的光催化性能。 對于SnO2及其摻雜體系，主要包括以下三個方面的研究內(nèi)容。1．采用水熱法，分別在CTAB和PEG與PAM組合表面活性劑體系條件下合成SnO2納米粒子和納米類空心球狀結(jié)構(gòu)，采用Raman光譜進(jìn)行表征，發(fā)現(xiàn)Eg、A1g和B2g峰位向

5、低波長方向偏移并發(fā)生寬化；采用FESEM和TEM對合成納米類空心球狀結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察，表明該結(jié)構(gòu)由一維納米棒組裝而成；實(shí)驗中對兩種不同納米結(jié)構(gòu)進(jìn)行氣敏性能測試，對比結(jié)果表明，具有類空心球狀結(jié)構(gòu)SnO2對100 ppm乙醇反應(yīng)的靈敏度為14．2，具有優(yōu)異的氣敏性能。2．選取Zn2+摻雜SnO2改性，確定摻雜濃度為Sn4+/Zn2+為6，以乙二胺、無水乙醇和去離子水混合溶劑作為反應(yīng)介質(zhì)，合成具有不同形貌的Zn2+-SnO2分級結(jié)構(gòu)，采用XRD、

6、XPS和Raman光譜進(jìn)行表征，結(jié)果表明，Zn2+成功摻入SnO2晶格；通過TEM和FESEM形貌觀察，探討礦化劑NaOH加入量對Zn2+-SnO2分級結(jié)構(gòu)的影響，結(jié)果表明，隨著NaOH加入量引起了分級結(jié)構(gòu)由海參狀向海膽狀變化，進(jìn)一步提高加入量，獲得納米花狀的分級結(jié)構(gòu)；探討獲得不同分級結(jié)構(gòu)對光催化性能的影響，結(jié)果表明，海膽狀結(jié)構(gòu)具有最佳的光催化性能。3．改變反應(yīng)介質(zhì)，分別以無水乙醇和去離子水混合溶劑和去離子水為反應(yīng)介質(zhì)，重點(diǎn)研究了NaO