论文题目: ZnS/有机物纳米复合材料的制备与光学性能的研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 材料学
作者: 钟敏
导师: 韩高荣
关键词: 纳米粒子,纳米晶须,纳米管,纳米线,聚乙烯醇,量子尺寸效应,光致发光,溶剂热法
文献来源: 浙江大学
发表年度: 2005
论文摘要: 在众多的半导体纳米材料中,ZnS纳米材料以其优良的光电性能引起了许多科学家的极大关注。ZnS是典型的直接宽禁带Ⅱ～Ⅵ族化合物半导体,室温下其禁带宽度为3.66eV。随着ZnS纳米粒子的尺寸减小,其能级的第一激发态将升高,光吸收边将蓝移,使得微粒本身具有独特的量子尺寸效应,表面效应和介电限域效应,从而表现出新奇的光电性质。故实现ZnS纳米粒子的粒径大小可控是改变纳米硫化锌光电性能的关键因素。用有机物对ZnS纳米粒子表面进行修饰,改变反应条件实现对ZnS纳米粒子的形貌、粒径大小及组装成一维纳米结构的方式进行控制,可以得到具有优良光学电学性能的材料。ZnS纳米粒子和由它组装成的一维纳米结构被广泛地应用于电致发光、场发射平板显示器、光电二极管、太阳能电池、介电滤光、红外窗、传感器、激光器等领域,是一类非常重要的光电半导体材料。 本文的主要工作和取得的主要结果如下: 本研究用十二硫醇作表面修饰剂,以聚乙烯醇(PVA)作稳定剂制备了粒径分布窄、分散均匀、性能稳定的ZnS纳米粒子。紫外可见吸收光谱结果表明得到的ZnS纳米粒子呈现出明显的量子尺寸效应,而且可以通过调整反应条件来控制ZnS纳米粒子的粒径。荧光光谱研究表明:随着十二硫醇的含量的增大,ZnS纳米粒子的荧光发射峰逐渐蓝移且强度逐渐增强,同时随着ZnS纳米粒子的粒径减小,出现了激子发射峰且强度逐渐增强,表现出明显的量子尺寸效应。 用紫外辐射的技术,以聚乙烯醇为保护剂,合成了形态可控的ZnS纳米晶,对其结构、形貌、光学性能进行了表征,并提出了可能的反应机理。通过控制照射时间和络合时间可以得到不同结构、形貌和光学性能的ZnS纳米晶。紫外可见吸收光谱结果表明随着照射时间的延长,ZnS纳米晶的吸收边发生红移,并且出现了明显的结构峰;随着络合时间的延长,ZnS纳米晶的吸收边发生蓝移,结构峰也从285.24nm蓝移到279.07nm,这些现象表现出明显的量子尺寸效应。荧光光谱结果表明随着照射时间的延长,样品带隙发射峰(401.2nm)的峰位发生蓝移且强度增强,表现出明显的量子尺寸效应。 以具有强配位能力极性基团的丙烯酸/2—丙烯酰胺—2—甲基丙烷磺酸/丙烯酸
论文目录:
目录
摘要
Abstract
第1章 绪言
1．1 研究背景
1．2 本课题的研究思路
1．3 本课题的研究内容
参考文献
第2章 文献综述
2．1 引言
2．2 纳米材料的特性
2．2．1 量子尺寸效应
2．2．2 宏观量子隧道效应
2．2．3 库仑阻塞效应
2．2．4 小尺寸效应
2．2．5 表面与界面效应
2．3 高分子纳米粒子复合材料的研究进展
2．3．1 高分子纳米粒子复合材料的制备
2．3．2 高分子纳米粒子复合材料的应用
2．4 一维Ⅱ～Ⅵ族化合物半导体纳米材料的研究进展
2．4．1 一维Ⅱ～Ⅵ族化合物半导体纳米材料的制备方法
2．4．2 一维Ⅱ～Ⅵ族化合物半导体纳米线的应用
2．5 本章小结
参考文献
第3章 实验内容、原理与测试仪器
3．1 实验内容
3．2 实验原理
3．2．1 共混法
3．2．2 分子自组装法
3．2．3 紫外辐射法
3．2．4 溶剂热法
3．3 测试仪器和方法
3．3．1 X射线衍射(XRD)
3．3．2 透射电子显微镜(TEM)和高分辨透射电子显微分析(HR7EM)
3．3．3 紫外可见吸收光谱(UV-vis absorption spectroscopy)
3．3．4 荧光光谱(Photoluminescence)
3．3．5 傅立叶变换红外光谱(FT—IR)
第4章 十二硫醇表面修饰ZnS纳米粒子与PVA纳米复合薄膜的制备与表征
4．1 引言
4．2 实验部分
4．3 ZnS纳米粒子的量子尺寸效应
4．3．1 C_(12)H_(25)SH／Zn~(2+)的摩尔比对ZnS纳米粒子吸收光谱的影响
4．3．2 Zn~(2+)／S~(-2)的摩尔比对ZnS纳米粒子吸收光谱的影响
4．4 ZnS纳米粒子的微结构
4．4．1 ZnS纳米粒子的形貌
4．4．2 ZnS纳米粒子的晶型
4．5 聚乙烯醇为稳定剂的十二硫醇修饰的ZnS纳米粒子的形成机理
4．6 ZnS纳米粒子的发光性能
4．7 本章小结
参考文献
第5章 紫外辐射技术合成形态可控的ZnS纳米晶
5．1 引言
5．2 实验部分
5．3 实验结果与讨论
5．3．1 ZnS纳米晶的晶体结构
5．3．2 ZnS纳米晶的形貌
5．4 形态可控的ZnS纳米晶的形成机理
5．5 ZnS纳米晶的紫外—可见吸收光谱
5．6 ZnS纳米晶的荧光光谱
5．7 本章小结
参考文献
第6章 ZnS纳米微晶在三元嵌段共聚物膜中的合成与光学性能的研究
6．1 引言
6．2 ZnS纳米微晶的制备与表征
6．2．1 实验过程
6．2．2 实验结果与分析
6．2．3 生长机理的分析
6．2．4 ZnS纳米微晶的形貌
6．2．5 ZnS纳米微晶的光学特性
6．3 本章小结
参考文献
第7章 ZnS纳米晶须的溶剂热法制备及机理研究
7．1 引言
7．2 硫化锌-维纳米晶须的制备
7．2．1 实验过程
7．2．2 实验结果
7．2．3形成机理分析
7．2．4 生长条件对硫化锌—维纳米材料的影响
7．3 硫化锌-维纳米材料的光学性能
7．4 本章小结
参考文献
第8章 聚乙烯醇辅助溶剂热法合成ZnS纳米管和纳米线
8．1 引言
8．2 ZnS纳米管和纳米线的制备
8．2．1 实验过程
8．2．2 实验结果与分析
8．2．3 形成机理的分析
8．2．4 生长条件对ZnS-维纳米材料的影响
8．3 硫化锌-维纳米材料光学性能的表征
8．4 本章小结
参考文献
第9章 结论与展望
致谢
附录：攻博期间发表的论文及研究成果
发布时间: 2006-05-10
参考文献
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