纳米ZnO的形态控制及其发光性能

以醋酸锌为原料,以聚合物和表面活性剂为添加剂,水热法合成了两种新型的纳米ZnO结构.并采用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)和高分辨透射电镜(HRTEM)以及光致发光光谱(PL)等测试方法对所得产物形貌和光学性能进行了研究,并对对两种纳米形态的形成机理进行了初步的探讨.结果表明:所得产物为六角纤锌矿型氧化锌纳米晶,分散性良好,形貌为枣核状,而这种枣核状的粒子是由众多短棒状粒子取向生长而形成的.升高温度,则得到了直径约100 nm,长约2 μm 的两头尖的纳米棒,棒的表面依附生长了针状颗粒.     

氧化锌纳米棒的制备及其光电性能的研究

以硝酸锌Zn(NO3)2·6H2O和六次甲基四胺(HMT)为原料,通过水热法制备出氧化锌纳米棒,研究了反应时间和冷却时间对产物形貌和尺寸的影响.采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、光致发光谱(PL)、紫外-可见光谱、红外光谱(FT-IR)表征产物的结构和性能.结果表明,反应时间为6 h和急速冷却至室温条件下合成样品为六方纤锌矿氧化锌纳米棒,平均直径为300 nm;样品具有良好的结晶质量和发光性能,样品在200～400nm有较强的紫外吸收性能;FT-IR图谱表明产物在430 cm-1左右出现了Zn-O特征吸收峰,并有所红移;样品的开启场强为2.2 V/μm,场增强因子为2550,当场强为4.75 V/μm时,电流密度可以达到0.7 mA/cm2,是一种性能优良的冷阴极电子发射源.     

可控形貌纳米氧化锌的制备及光学性能研究

以氯化锌为原料,以不同有机胺(乙胺、二乙胺、三乙胺、乙二胺)作为碱源,在160℃下合成出了不同形貌的纳米氧化锌.采用XRD、SEN、IR等对产物的结构和形貌进行了表征,研究了不同有机胺对纳米氧化锌形貌及发光性能的影响.结果表明:所制备的试样均为结晶良好的六方纤锌矿结构.乙胺和乙二胺在浓度为0.3 mol/L时,制备的氧化锌为棒状;二乙胺和三乙胺的浓度为0.3 mol/L时,制备的氧化锌为颗粒状.纳米氧化锌在424 nm和474 nm波长处呈现出蓝光发光峰,在525 nm波长处呈现出绿光发光峰.且在纳米尺度附近棒状氧化锌的发光强度要强于颗粒状的,当氧化锌的长度增加到微米范围时,发光强度反而降低.     

ZnO/ZnS复合材料的制备、表征及其光学性能研究

通过简便的两步水热法成功合成了ZnO/ZnS复合材料,通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、荧光光谱(FTR)和紫外-可见分光光度计(UV-vis)对所得产物进行表征.结果表明:复合物由大量针状的六方纤锌矿氧化锌结构和立方相硫化锌纳米粒子组成,并且ZnS纳米粒子成功的组装在针状ZnO纳米单体的表面,成功合成了ZnO/ZnS复合材料.光学性能研究表明,复合物ZnO/ZnS比ZnO单体表现出更为优异的光致发光性及紫外吸收性能.     

水热法ZnO单晶的缺陷和光学特性研究

运用电感耦合等离子体原子发射光谱仪(ICP-AES)分析了比较了水热法ZnO晶体+c及-c部分的杂质,用四探针法比较了两部分的电阻率.结果表明, 晶体+c部分杂质含量少于-c部分,且前者电阻率明显高于后者.比较了Xe灯激发下两部分的光学性质,用氧气和氢气分别对+c部分ZnO进行处理,并进一步用He-Cd激光器对晶体的光学性能进行了研究,分析表明ZnO晶体416 nm左右的蓝光发射来自导带到锌空位(VZn)浅受主能级的跃迁,490 nm的蓝绿光发射与锌填隙(Zni)有关,540 nm附近的黄绿光发射与氧填隙(Oi)形成的能级有关.     

Co、Sn共掺杂ZnO晶体的制备及其磁性

采用6 mol/L KOH作为矿化剂,SnO2、CoCl2和ZnO按物质的量比为0.02∶0.5∶1的比例混合作为前驱物,填充度70;,温度430℃,时间24h,采用水热法制备出Co、Sn元素掺杂的ZnO晶体.Sn元素掺杂明显改变了晶体的极性生长特征,较大面积的显露正极面c｛0001｝面,还显露柱面m{l0l0｝、正锥面p{1011｝、负锥面｛1011｝和负极面｛0001｝以及正锥面{1012｝和负锥面{1012｝,晶体长度约为50 μm.经过EDS测量表征,发现制备的ZnO单晶中Co元素的含量达到10.89at;,生成物中出现少量Co氧化物,SQUID测量表明样品主要表现为顺磁性.     

Co掺杂浓度对ZnO纳米棒结构和光学性能影响研究

采用水热法以不同浓度Co掺杂合成了具有六方纤锌矿结构的ZnO纳米粉体,通过X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、拉曼光谱、X射线光电子光能谱分析法(XPS)、(光致发光)PL谱等分别对样品的形貌、结构、光学性能进行了测试和表征.结果 表明:随着Co掺杂浓度的增大,纤锌矿ZnO的晶体结构没有改变,且Co以二价离子Co2+的形式掺杂进入ZnO晶格;同时花状ZnO纳米棒的均匀性变差,不同浓度Co掺杂ZnO纳米棒中均出现了少量且尺寸较小的单根纳米棒.PL光谱显示:随着Co掺杂浓度增大,样品的紫外发光峰没有明显地变化,而可见发光峰的强度先减小再增大,说明样品的缺陷先降低再提高.当Co掺杂的浓度为2.0;时,所制备的ZnO花状纳米棒可见发光峰相对最低,其具有较小的缺陷.     

旋涂法制备纳米ZnO阴极涂层及场发射性能

采用水热法制备了烟花状的纳米氧化锌,用X射线衍射仪和扫描电子显微镜对样品的结构和形貌进行了表征与分析.然后通过旋涂技术将掺入不同质量的氧化锌沉积到镍衬底上,经过热处理后进行了形貌表征和场发射特性的测试.结果表明:制备的样品是六方纤锌矿结构的花状纳米晶,镍基片上沉积的纳米ZnO涂层具有突出的发射体尖端且分布较均匀;在一定范围内,电流密度随掺杂氧化锌粉末的增多而增大,开启场强逐渐下降.原因是随着ZnO的增加,有效地增强了涂层的电子输运能力,增加了有效发射体数目进而提高了场增强因子.最后,分析了涂层的场发射机制.     

Fe掺杂纳米ZnO的制备及其光催化性能研究

采用改进的溶胶-凝胶法,无需研磨,制备出不同掺杂浓度的纳米Zn1-xFexO(0.00≤x≤O.03)样品.利用TG-DTA对前驱物样品的成分进行了分析,利用XRD,SEM和UV-Vis等方法对煅烧后样品的结构、形貌及光学性质进行了表征.结果显示:80℃烘干后,未掺杂样品前驱物为Zn3(C6H5O7)2,700℃煅烧后,Zn1-xFexO样品均属六方纤锌矿结构,Fe的掺杂没有引入新的杂相,晶粒均呈现为纳米球形颗粒.其具有很宽的光吸收频段和优异的紫外吸收特性,且随Fe浓度的增大光吸收边发生红移.当x=0.007时纳米Zn1-xFexO的光催化性能最好,对甲基橙溶液的降解效率高达99.71;.     

不同形貌的纳米氧化锌粉的光学性能研究

本文采用水热和溶剂热法制备了粒状、棒状、片状、管状纳米氧化锌粉体,并对四种不同形貌的氧化锌粉的光学性能进行了对比研究.结果表明:氧化锌纳米粒,纳米片和纳米管在200~400 nm区域的反射率均低于8;,而氧化锌纳米棒在200~400 nm区域的反射率大约为18;.氧化锌纳米管对甲基橙的光催化降解效果最好,在距离30 cm 的30 W紫外灯条件下进行照射,8 h完全降解,而氧化锌纳米棒对甲基橙的光催化降解效果最差,在相同的实验条件下,氧化锌纳米棒的降解率仅为70;.     

不同形貌TiO2薄膜的可控制备及其光电化学性能研究

采用水热法在FTO(fluorine-doped tin oxide)基底上制备不同形貌的锐钛矿结构TiO2薄膜.通过不断增大反应前驱物中盐酸浓度,TiO2薄膜由球状颗粒薄膜逐渐演变生长成大面积高能(001)面裸露的TiO2纳米片阵列薄膜.通过对形貌演化规律及X射线衍射图谱变化规律进行分析,提出了不同形貌TiO2薄膜的...     

立方氮化硼生长界面形貌及相结构表征

采用Li3N和hBN为原料,在静态高温高压条件下合成出大颗粒cBN单晶.利用扫描电镜(SEM)、高分辨透射电镜(HRTEM)对合成块断面、大颗粒cBN单晶形貌及其周围物相进行了表征.结果表明:在大颗粒cBN单晶周围主要存在hBN、cBN及Li3BN2等物相.HRTEM在大颗粒单晶周围发现了纳米尺寸的cBN微颗粒,并发现该微颗粒处在Li3BN2物相包裹中.由此可以推测,高温高压状态下,hBN与Li3N发生共熔反应生成Li3BN2,而Li3BN2作为触媒中间相促使cBN的形成.同时结合SEM结果分析表明,一旦cBN微颗粒形成,在随后的生长过程中,cBN在Li3BN2熔体中以扩散的方式进行台阶生长,从而形成宏观可见的cBN单晶.     

有机非线性光学晶体DAST的生长、形貌及透过光谱

采用自发结晶法和籽晶法制备了4-(4-二甲基氨基苯乙烯基)甲基吡啶对甲基苯磺酸盐(DAST)晶体,所得晶体尺寸为10 mm×10mm 1～2 mm.研究了不同生长位置对生长习性和晶体形貌的影响,在溶液中部或顶部生长时DAST晶体倾向于沿a轴方向生长,晶体呈片状;在溶液底部时DAST晶体c轴方向生长加快,晶体呈块状.测试了DAST晶体(001)面X射线衍射摇摆曲线,对比分析了不同生长方法对晶体质量的影响.另外,对所制备的DAST晶体的透过光谱及吸收系数进行了研究.     

亲水性氧化锌纳米粒子控制合成及光学性质研究

采用溶剂热分解法,以乙酰丙酮锌为原料,在亲水性有机溶剂聚乙二醇(PEG-600)、聚乙二醇单甲醚(MPEG-1000)、三甘醇(TEG)中合成了氧化锌纳米粒子.X-射线衍射(XRD)分析表明氧化锌纳米粒子为纤锌矿晶体结构.透射电镜(TEM)形貌观察结果表明,在不同溶剂PEG-600、MPEG-1000和TEG中合成的氧化锌纳米粒子其形状分别为短棒状、颗粒状以及由小晶粒团聚而成的球状粒子.合成的氧化锌纳米粒子表面修饰有亲水性有机分子,可以稳定分散于水溶液中.紫外-可见光吸收光谱和光致发光光谱研究显示,合成的氧化锌纳米粒子具有很强的紫外带隙吸收和发光性能,表明制备的氧化锌纳米粒子结晶性好,光学性能优异.     

半导体纳米结构的可控生长

应用MBE技术和SK生长模式,通过对研究材料体系的应力分布设计,生长动力学研究和生长工艺优化,实现了In(Ga)As/GaAs,InAlAs/AlGaAs/GaAs和InAs/InAl(Ga)As/InP无缺陷量子点(线)的尺寸、形状、密度和分布有序性的可控生长,这对进一步的器件应用特别重要.讨论了半导体纳米结构的空间有序性分布物理起因和退火的机制.     

基于纳米压痕测试的激光晶体光学加工性能研究

针对高功率固体激光器中使用的四类重要激光晶体(YAG、LBO、YCOB、KDP)元件,开展了晶体材料的光学加工性能研究.基于纳米压痕测试实验,研究了几种激光晶体材料在激光器实际使用晶向角度下的的表面力学特性差异,获得了载荷、弹性模量、压痕硬度等参数与压痕深度之间的变化规律;利用超景深显微镜及场发射扫描电镜观察了激光晶体表面的纳米压痕形貌,揭示了裂纹形貌随压力载荷的演变规律以及晶体材料力学各向异性现象.以熔石英材料为参照,从力学特性角度横向对比了几种激光晶体材料获得超光滑表面的光学加工难易程度.     

不同形貌Bi2WO6的可控合成及光催化机理研究

采用水热、溶剂热的合成方法制备了Bi2WO6纳米材料,利用X射线衍射(XRD)、拉曼光谱、扫描电子显微镜(SEM)和紫外–可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)研究了水热、表面活性剂、溶剂热制备方法及制备条件对Bi2WO6材料的形貌、结晶性、粒径等性质及Bi2WO6可见光催化性能的影响.结果表明:与水热法合成的圆片型和花瓣状Bi2WO6相比,醇热法合成的空心球形貌的Bi2WO6具有最高的光催化效果.随着焙烧温度升高,空心球逐渐塌陷,样品的光催化活性也大幅度下降.捕获剂活性实验表明,空心球Bi2WO6在光催化降解罗丹明B反应中的主要活性物种为空穴(h+)和超氧自由基(·O2-).     

模板剂对微波水热合成CdS微晶相组成、形貌及光学性能的影响

采用微波水热法,以CdCl2·H2O和Na2S2O3·5H2O为镉源和硫源,分别以柠檬酸、乙二胺四乙酸(EDTA)、六亚甲基四胺(乌洛托品)和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为模板剂,合成了不同微观形貌的硫化镉微晶.利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、EDS、透射电子显微镜(TEM)等对样品的物相、形貌和元素组成进行了分析.结果表明:通过添加不同模板剂制备了球形、花状和棒状硫化镉微晶,制备的硫化镉微晶结晶良好;紫外-可见吸收光谱分析表明,产物均发生了不同程度的蓝移.     

不同形态Cu2O枝晶的可控制备及形成机理

以酒石酸、铜盐以及碱为主要原料,在水热条件下通过控制相关的实验参数,制备了一系列不同形态的Cu2O晶体和枝晶.采用XRD、SEM等手段对不同形态的Cu2O晶体进行了表征,初步探讨了不同形态的Cu2O晶体和枝晶的成因.结果表明,晶体生长条件的改变主要是通过影响晶体的生长过程而影响晶体颗粒的大小及具体形貌.在低温(110 ℃)、高过饱和的碱性溶液中,所得Cu2O为形态稍有差异的粒状晶体;在高温(150℃)、较弱的碱性溶液中,只需较短的时间就可以获得三维十字枝状Cu2O晶体.     

一维Sm2O3纳米晶的可控合成及其光学性能研究

以有机碱二乙烯三胺(EDTA)为碱源,Sm(NO3)3·6H2O为钐源,在不同模板剂辅助条件下采用水热-热处理相结合的方法进行Sm2O3纳米晶的可控合成.利用X-射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和Lambda 950分光光度计分别对产物的物相、形貌和光学性能进行表征,并研究了未添加模板剂和分别以六亚甲基四胺(HMTA)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为模板剂条件下对产物的物相、形貌及光学性能的影响.结果表明:以HMTA为模板剂条件下得到了长条状结构的Sm2O3纳米晶,未添加模板剂和分别以PVP和CTAB为模板剂条件下得到了尺寸可控的棒状结构的Sm2O3纳米晶.不同模板剂会影响产物的微观结构及尺寸,进而对其光学性能产生有较大的影响,其中以HMTA为模板剂时所得长条状结构的Sm2O3纳米晶的禁带宽度较小为4.775 eV.