论文摘要
半导体纳米材料由于其独特的光电特性受到人们的极大关注,其中ZnO是一种直接带隙的半导体材料,室温下能隙宽度为3.37 eV,激子束缚能高达60 meV,具有优良的物理和化学性质,是目前光电子研究领域的热点。但是对于纳米结构的ZnO来说,由于存在与表面缺陷相关可见光发射,阻碍了它在紫外发射器件上的应用。本文利用静电纺丝技术和微乳液法合成了聚合物-氧化锌纳米复合材料,实现了对ZnO光致发光的有效调控,具体研究内容如下:1.利用溶胶-凝胶法和静电纺丝技术相结合成功的制备了聚氧化乙烯-氧化锌（PEO-ZnO）纳米复合纤维,利用多种手段对材料的形貌,结构和发光性质进行分析。由于PEO和ZnO之间存在着弱相互作用力,使PEO可以钝化ZnO表面的悬挂键,降低样品的与表面缺陷相关的可见发光强度。研究还发现纺丝电压对样品的发光性质影响很大,随着纺丝电压的升高,PEO与ZnO的接触面积增加,二者之间的相互作用力增强,导致样品的紫外发光效率明显提高,半高宽逐渐减小,从而实现对样品发光性质的调控。2.利用溶胶-凝胶法和静电纺丝技术相结合制备了聚乙烯醇-氧化锌（PVA-ZnO）纳米复合纤维,利用多种表征手段对材料的结构信息,热稳定性和光致发光性质进行研究。结果表明,聚合物PVA和ZnO之间存在着的相互作用力可以对ZnO的表面进行修饰,增强其与表面态相关的可见光发射,PVA-ZnO纳米复合纤维（直径300 nm）的PL谱由三条覆盖了紫外和可见光区的谱带组成,该材料具有较强的白光发射特性。经过分析,给出了PVA-ZnO纳米复合纤维的发光机理解释。3.利用聚乙烯吡咯烷酮（PVP）形成的微乳液作模板合成了具有六角纤锌矿结构的氧化锌六角柱,并对样品进行表征。经过对样品的结构和形貌的研究,给出了ZnO六角柱的形成机理。PVP分子吸附在ZnO六角柱的表面对其进行表面
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摘要ABSTRACT第一章 引言1.1 聚合物-无机纳米复合材料概述1.1.1 聚合物－无机纳米复合材料的定义和分类1.1.2 聚合物－无机纳米复合材料的界面作用机理1.1.3 聚合物－无机纳米复合材料的制备方法1.2 ZnO 材料的基本性质及研究进展1.2.1 ZnO 的基本性质1.2.2 ZnO 纳米材料的研究进展1.3 聚合物－ZNO 纳米复合材料的研究进展1.4 本论文工作安排参考文献第二章 实验方法及样品表征手段2.1 静电纺丝技术2.2 微乳液法2.3 相关表征手段2.3.1 X 射线衍射2.3.2 扫描电子显微镜2.3.3 透射电子显微镜2.3.4 吸收光谱2.3.5 红外光谱2.3.6 微区拉曼和光致发光谱2.3.7 差示扫描量热分析参考文献第三章 PEO-ZNO 纳米复合纤维的制备、表征及发光性质研究3.1 前言3.2 PEO-ZNO 纳米复合纤维的制备3.2.1 溶胶-凝胶法制备ZnO 纳米粒子3.2.2 配制PEO 溶液3.2.3 静电纺丝法制备PEO－ZnO 纳米复合纤维3.3 PEO-ZNO 纳米复合纤维的形貌分析3.4 PEO-ZNO 纳米复合纤维的结构研究3.4.1 傅立叶变换－红外光谱分析3.4.2 共振拉曼光谱分析3.5 PEO-ZNO 纳米复合纤维的发光性质研究3.6 机理解释3.7 小结参考文献第四章 具有白光发射特性的PVA－ZNO 纳米复合纤维的制备和性质研究4.1 前言4.2 静电纺丝法制备PVA-ZNO 纳米复合纤维4.2.1 溶胶-凝胶法制备ZnO 纳米粒子4.2.2 配制PVA 水溶液4.2.3 PVA－ZnO 纳米复合纤维的制备4.3 PVA－ZNO 纳米复合纤维的形貌研究4.4 PVA－ZNO 纳米复合纤维的结构分析4.4.1 X 射线衍射图谱分析4.4.2 傅立叶变换－红外光谱分析4.4.3 共振拉曼光谱分析4.5 PVA－ZNO 纳米复合纤维的热稳定性研究4.6 PVA－ZNO 纳米复合纤维的光学性质研究4.6.1 吸收光谱分析4.6.2 光致发光光谱分析4.7 小结参考文献第五章 微乳液法制备ZNO 六角柱及其发光性质研究5.1 前言5.2 微乳液法制备ZNO 六角柱5.3 ZNO 六角柱的形貌研究5.3.1 扫描电子显微镜结果分析5.3.2 透射电子显微镜结果分析5.4 ZNO 六角柱的形成机理5.5 ZNO 六角柱的结构研究5.5.1 X 射线衍射结果分析5.5.2 傅立叶变换－红外光谱分析5.5.3 拉曼光谱分析5.6 ZNO 六角柱的发光性质研究5.7 小结参考文献第六章 结论隋晓萌简介隋晓萌攻读博士学位期间承担的主要工作及成果致谢
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