核/壳结构ZnS : Mn/CdS纳米粒子的制备及发光

利用溶剂热法制备了Mn离子掺杂的ZnS纳米粒子(ZnS : Mn),利用沉淀法对ZnS ∶ Mn纳米粒子进行了不同厚度的CdS无机壳层包覆。采用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)及光致发光(PL)光谱等手段对样品进行了表征。TEM显示粒子为球形,直径大约在14~18 nm之间。由XRD结果可以看出CdS壳层的形成过程受到了ZnS ∶ Mn核的影响,导致其结晶较差。XRD和XPS测量证明了ZnS : Mn/CdS的核壳结构。随着CdS壳层的增厚,样品的发光强度呈现一直减弱的现象。     

CdS:Mn纳米棒的溶剂热合成与发光性质

近年来,一维纳米材料已成为广泛的研究热点.其中,Ⅱ-Ⅵ族掺杂半导体发光材料是一个重要的研究方向.研究者已通过不同的方法合成ZnS或CdS基掺杂纳米发光材料,以期得到基质与发光中心之间有效的能量传递,以及控制基质本身的缺陷发光.溶剂热便是其中一种较新的合成方法,通过它可以在相对温和的反应条件下得到均一的、结晶度较高的产品,在硫化物纳米发光材料的合成方面具有一定的优势.本文以乙二胺为溶剂,采用溶剂热方法制备出CdS︰Mn纳米棒,并系统研究了反应温度、硫镉比和反应时间对CdS︰Mn纳米晶的结晶度和发光性质的影响.(1)反应温度的影响.当[Cd(CH3COO)2]=0.0278mol·L-1,[TAA](硫代乙酰胺)=0.0556mol·L-1,[Mn(CH3COO)2]=0.000278mol·L-1时,分别在130,190,220,230,250℃恒温反应10h.随着反应温度的升高,CdS︰Mn纳米晶的结晶度逐渐提高.因为Mn2+掺杂进入CdS晶格,CdS纳米棒沿[001]晶向的生长优势逐步减弱并最终消失.在130～220℃之间,样品的发光强度变化不大.在220℃以上,样品的发光强度随反应温度的升高而迅速降低.(2)硫镉比的影响.当[Cd(CH3COO)2]=0.0278mol·L-1,[Mn(CH3COO)2]=0.000278mol·L-1时,改变TAA的浓度,分别采用0.5︰1,1︰1,1.5︰1,2︰1的硫镉摩尔比,在130℃恒温反应10h.发现随着硫镉比的提高,CdS︰Mn纳米晶的结晶度逐渐提高.当反应物中硫过量时,晶格缺陷以及表面悬空键数量降低,产品的发光强度随硫镉比升高而逐步提高.(3)反应时间的影响.当[Cd(CH3COO)2]=0.0278mol·L-1,[TAA]=0.0556mol·L-1,[Mn(CH3COO)2]=0.000278mol·L-1时,分别在130℃恒温反应1.5,2.5,4,6,10h.当反应时间少于4h时,CdS︰Mn纳米晶的结晶度迅速提高;而在4～10h之间,产品的结晶度变化不大.TEM图像显示了CdS︰Mn纳米棒的形成过程,只有当反应时间达到4h以上时,才能得到棒状产品.随着反应时间的延长,产品的发光强度先急剧降低,而后略微升高,这可能与纳米棒形成过程中产生的大量表面态有关.通过发光性质的研究,发现CdS基质的缺陷发光得到很好的抑制,产品在室温下即具有绝对优势的Mn2+发光(593nm),归于Mn2+的d-d(4T1-6A1)跃迁.激发光谱表明,本文所讨论的样品均显示出CdS基质的宽吸收,CdS基质与发光中心Mn2+之间存在有效的能量传递.综合考虑产品的形状与发光性质,当采用2︰1的硫镉比,不需要任何其他添加剂,在130℃反应10h制得Mn2+掺杂浓度为1%的CdS纳米棒,其在593nm附近的发光强度较强.CdS︰Mn纳米棒在纳米尺度电子和光子设备中具有潜在的应用价值.     

核壳型ZnS∶Cu/ZnS量子点的制备及发光性质

本文采用水相合成方法制备了ZnS∶Cu量子点并进行了ZnS壳层修饰,研究了壳层厚度对ZnS∶Cu量子点光学性质的影响,采用TEM、XRD、PL、PLE和UV-Vis等测试方法对其进行了表征。实验结果表明,合成的ZnS∶Cu/ZnS量子点为立方闪锌矿,尺寸分布均匀呈球形,分散性良好,经过壳层修饰平均粒径由2 nm增加到3.2 nm。随着ZnS壳与ZnS核量的比的增加,量子点的PLE激发峰位置和UV-Vis吸收谱线出现红移,也说明了量子点的尺寸增大,证明ZnS在ZnS∶Cu量子点的表面生长,形成了核壳结构的ZnS∶Cu/ZnS量子点。随着壳层增厚,量子点与铜离子发光中心相关的发射峰强度先增大后减小,当壳核比n_s/n_c=2.5时,发光强度达到最大。     

核/壳结构的ZnS:Mn/SiO_2纳米粒子的制备及发光性质研究

采用溶剂热法制备了Mn离子掺杂的ZnS纳米粒子(ZnS∶Mn),然后利用正硅酸乙酯(TEOS)的水解反应对其进行了不同厚度的SiO2无机壳层包覆。采用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)及荧光发射光谱(PL)对样品的结构及光学性质进行了表征和研究。包覆SiO2壳层后,粒子的粒径明显增大并且在ZnS∶Mn纳米粒子表面可以观察到明显的SiO2壳层。XPS测试印证了ZnS∶Mn/SiO2的核壳结构。随着SiO2壳层的增厚,ZnS∶Mn/SiO2的Mn离子的发光先增强后减弱,这是因为SiO2壳层同时具有表面修饰和降低发光中心浓度这两种相反的作用。当壳层厚度(壳与核的物质的量的比)达到5时,发光效果达到最好,其强度达到未包覆样品的7.5倍。     

KSrBP2O8:RE(RE=Eu2+,Tb3+,Eu3+)荧光粉的制备与发光性能研究

采用高温固相反应法制备了KSrBP2O8:RE(RE=Eu2+,Tb3+,Eu3+)系列荧光粉。利用X射线衍射仪对样品的物相结构进行了分析,结果表明:稀土离子的掺入没有改变荧光粉的主晶相。利用荧光光谱仪对样品的发光性能进行了测试,发现在近紫外光激发下掺杂Eu2+离子的样品具有宽带发射峰,最强发射位于450 nm左右,对应于Eu2+离子的4f65d1→4f7辐射跃迁。随着Eu2+掺杂量的增加,发射光从蓝光逐渐转变到蓝白光。另外,KSrBP2O8:Tb3+和KSrBP2O8:Eu3+能够在近紫外光激发下分别发射出绿光和红光,其最佳掺杂浓度分别为0.04%和0.08%(摩尔分数)。     

[Pd(NH3)4]2+负载氢基钛酸盐纳米管的制备及表征

以水热法制备的氢基钛酸盐纳米管(H-TNT)为基体,利用其离子交换性能在碱性条件下制备了[Pd(NH3)4]2+负载的氢基钛酸盐纳米管.采用ICAP、XRD、TEM、DRS、XPS等手段对材料进行了表征,研究了[Pd(NH3)4]2+的浓度和溶液的pH值对氢基钛酸盐纳米管离子交换性能的影响以及交换后样品的晶型、微观形貌、光学性能以及化学组成.结果表明:[Pd(NH3)4]2+负载在H-TNT表面,相互之间以Pd-O键作用.[Pd(NH3)4]2+负载之后,样品的晶型和管状形貌都没有变化,但是在400 ～ 600 nm范围对可见光有明显吸收.溶液浓度和pH值均对离子交换性能有影响,当[Pd(NH3)4]2+浓度较小,溶液中Pd与H-TNT的质量比较小时,[Pd(NH3)4]2+在9≤pH≤12的范围内能够全部负载到H-TNT上;当[Pd(NH3)4]2+浓度较大,溶液中Pd与H-TNT的质量比较大时,增大浓度和pH值均有利于[Pd(NH3)4]2+负载比例的提高,但pH≥10时,[Pd(NH3)4]2+的负载量却趋于饱和.     

纺锤形BiVO4微米管：低温离子熔盐合成及光催化性能

以Bi(NO₃)₃·5H₂O和NH₄VO₃为原料,以氯化胆碱和尿素组成的低温离子熔盐为反应介质,采用离子热合成法成功制备出了具有纺锤状外形的BiVO₄微米管。利用XRD,SEM,UV-Vis DRS,光催化测试等手段考察了BiVO₄颗粒的物相、形貌和光催化性能。结果表明,在离子熔盐环境下可以制备出结晶良好的BiVO₄纺锤形微米管,该BiVO₄微米管长10~15 μm,直径为1.5 μm左右,管壁厚约为200 nm。同时,研究了pH值对BiVO₄颗粒物相与形貌的影响,发现随着pH值的变化可分别合成出具有柱状、纺锤形微米管、柱状微米管和针柱状单斜相BiVO₄颗粒。光催化测试结果表明,这些单斜白钨矿BiVO₄颗粒在可见光范围都具有一定的光催化活性,其中纺锤状微米管对罗丹明B的降解效果最佳,可见光照射4.5 h后罗丹明B的降解率可达到93％。     

ZnS∶Ag纳米发光材料的制备及光谱性质

以简单的化学试剂和实验过程,采用水热法制备出ZnS∶Ag纳米发光材料。X射线衍射结果表明,产品均为结晶良好的ZnS立方闪锌矿结构。通过谢乐公式估算的结果表明,颗粒尺寸随反应温度的升高而呈非线性增长。透射电镜结果表明,产品基本为近球形,大小与估算结果吻合。通过发射光谱和激发光谱对产品的光学性质进行研究,发射峰位于450 nm左右,归属于硫空位相关的电子陷阱施主和银相关的空穴陷阱受主的复合;激发峰位于333 nm左右,归属于ZnS基质的带边吸收。反应温度和时间对产品的发光强度影响较大。固定反应时间为6 h,随着反应温度的提高,产品的发光强度呈现增强-减弱-增强的趋势;固定反应温度为200℃,随着反应时间的延长,产品的发光强度先增强后减弱。在200℃反应6 h时产品具有很好的发光强度。     

无机-无机复合电致变色材料的研究进展

在外加电压的作用下,电致变色材料的光学性能（颜色、透光率等）能够可控制、可逆地变化,在节能减排领域有重要应用前景。随着相关研究的不断创新、深入和拓展,单一组分的电致变色材料因受到其自身结构和性能的限制,不能表现出人们所期望的电致变色性能,并且在结构和性能上不具有可设计和调控性,因而越来越无法满足实际应用的需求。与非复合电致变色材料相比较,复合型材料在这方面具有明显的优势,其优势体现在通过合理的材料设计,借助复合材料各组分的协调作用,充分激发各组分的优点,克服各自的缺点,可以获得结构和性能优异的电致变色材料。因此,近年来越来越多的研究聚焦于复合型电致变色材料。目前已开展研究的复合型电致变色材料的种类很多,根据复合组分是无机材料还是有机材料来对复合型电致变色材料分类的话主要可分为无机-无机复合、无机-有机复合和有机-有机复合3大类。相比有机电致变色材料,无机电致变色材料在材料成分控制、机械性能、光调制、使用稳定性、寿命等方面优势显著,因此,单一组分的和复合型的无机电致变色材料始终是本领域研究的重要方向。因此,本文致力于近年来无机-无机复合电致变色材料、器件和电解质的研究现状和未来的发展动态,对其研究进展、所存在的问题和发展趋势进行了归纳总结,为复合型电致变色材料的进一步研发和应用提供依据。     

稀土Gd3+掺杂TiO2纳米带的制备及其光催化性能研究

以水热法制备出的钛酸盐纳米带为原料,利用二次水热反应制备了Gd3+掺杂TiO2纳米带.采用XRD、TEM和N2吸附-脱吸等手段对样品的晶型、微观形貌及比表面积进行了表征,讨论了Gd3+掺杂浓度、二次水热温度对材料结构及性能的影响.研究结果表明,Gd3+的掺杂没有影响原有样品的晶型,样品保持了锐钛矿相,但二次水热温度过高会破坏纳米带的形状,掺杂提高了样品的光催化活性,最佳掺杂量为5.O;.以掺杂量为5.0;、二次水热温度为180°C制备出的样品为光催化剂降解甲基橙,在光照180min后,甲基橙的降解率可达68;.