热压下ZnS纳米粒子的结构转变研究

论文摘要

纳米材料的结构转变行为对其性能有着重要的影响,理解并控制其结构转变是纳米材料实际应用中必须解决的重要问题之一。本文采用直接沉淀法制备了晶粒尺寸为3.5 nm的立方闪锌矿结构的ZnS纳米粒子,采用X射线衍射分析(XRD)、透射电子显微分析(TEM)和高分辨电子显微分析(HRTEM)等技术研究了压力和温度对ZnS纳米粒子的结构转变行为的影响。通过对比研究ZnS纳米粒子在常压和1 GPa压力下结构转变的行为,发现压力导致立方闪锌矿结构向六方纤锌矿结构的转变温度下降,由常压下的400℃降低到1 GPa下的250℃。这是由于压力促进了纳米粒子之间的接触,改变了它们的表面状态,增加了表面能,从而有利于纤锌矿结构的ZnS在闪锌矿结构的ZnS纳米晶表面成核。研究了不同退火压力、温度、时间对ZnS纳米粒子由立方闪锌矿结构向六方纤锌矿结构转变量的影响。结果表明,在0.4~1.0 GPa之间的压力对ZnS纳米粒子的转变量几乎没有影响。在此压力范围内,ZnS纳米粒子在300℃退火2 h后转变量达到最大值,纤锌矿含量为17 wt%,进一步的结构转变受到闪锌矿与纤锌矿两相界面的阻碍。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 II-VI 族半导体纳米粒子概述
• 1.1.1 纳米材料概述
• 1.1.2 纳米粒子特性
• 1.1.3 II-VI 族半导体材料
• 1.1.4 II-VI 族纳米半导体粒子特性
• 1.2 ZnS 纳米粒子研究概况
• 1.2.1 ZnS 晶体结构及结构转变的研究概况
• 1.2.2 ZnS 纳米粒子的主要制备方法
• 1.2.3 ZnS 纳米粒子的性能及应用
• 1.3 本论文主要研究工作及其意义
• 第2章 实验方法及原理
• 2.1 样品制备
• 2.2 退火实验
• 2.3 微结构分析
• 2.3.1 X 射线衍射分析
• 2.3.2 X 射线能谱（EDS）分析
• 2.3.3 透射电子显微分析
• 2.3.4 热分析
• 第3章 热压促进 ZnS 纳米粒子结构转变
• 3.1 引言
• 3.2 实验方法
• 3.3 实验结果与分析讨论
• 3.3.1 原始制备态ZnS 纳米粒子的表征
• 3.3.2 常压退火下ZnS 纳米粒子结构转变
• 3.3.3 压力退火下ZnS 纳米粒子结构转变
• 3.3.4 结果讨论
• 3.4 本章小结
• 第4章 热压下 ZnS 纳米粒子的结构演化
• 4.1 引言
• 4.2 实验方法
• 4.3 实验结果与分析
• 4.3.1 退火温度对ZnS 纳米粒子结构转变的影响
• 4.3.2 退火时间对ZnS 纳米粒子结构转变的影响
• 4.3.3 退火压力对ZnS 纳米粒子结构转变的影响
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间的主要成果
• 致谢
• 作者简介