纳米氧化锌的IR及其薄膜的UV光谱研究

采用溶胶-凝胶浸渍提拉法制备了纳米氧化锌薄膜。ZnO为六方晶系纤锌矿型,薄膜表面均匀致密,粒径尺寸约为10nm,400℃焙烧后的粉体在451cm-1处出现Zn-O伸缩振动,较体相材料向低波数移动了约29cm-1,膜中ZnO粒子的带边吸收位于363nm,其吸光度值与膜层数间的较好线性关系说明可以将氧化锌溶胶中的纳米粒子较好地转移到基片上。     

煅烧温度对Cu掺杂ZnO纳米粉体的制备及发光性能的影响

在PVA溶液中制备ZnO∶Cu纳米粉体的前驱体,经过煅烧获得ZnO∶Cu纳米粉体,考察煅烧温度对制备过程及发光性能的影响。利用XRD、TEM分析了产物的结构和形貌,XRD分析结果表明,当煅烧温度高于500℃时,可以使PVA完全分解,制备出具有六角纤锌矿结构的ZnO∶Cu粉体。TEM结果表明,粉体呈球形,大小均匀,分散性好,平均粒径为20～25 nm。在342 nm波长光的激发下,在ZnO∶Cu的室温PL光谱中可以观察到两个中心波长位于458 nm和486 nm的较强的蓝光发射峰,经400℃煅烧处理的ZnO∶Cu纳米粉体的蓝光发射最强。煅烧后的ZnO∶Cu只有微弱的绿光发射(510～530 nm),Cu的掺杂使ZnO的绿光发射变为蓝光发射。蓝紫光的发射波长随煅烧温度的升高产生明显的红移,由300℃时的404 nm红移至600℃时的422nm,发射强度随温度升高先增大后减小。     

Ti/TiO_2包覆ZnO:Tb纳米纤维的光学性质

用电纺丝方法制备了ZnO:Tb纳米纤维.用X-射线衍射、Raman光谱对其形貌做了表征.结果显示,ZnO:Tb纳米纤维为六方纤锌矿结构,Tb掺杂对ZnO的结晶性有影响.利用表面等离激元,通过对纳米纤维表面包覆金属Ti和TiO_2,比较了其光致发光谱,得到在325 nm激发下ZnO:Tb纳米纤维中稀土发光效率低的原因是ZnO和Tb之间不能进行有效的能量传递;包覆TiO_2后能提高稀土发光效率.     

La、Ce掺杂ZnO纳米晶的发光特性

共沉淀法制备了稀土镧、铈掺杂的ZnO半导体纳米晶。X射线衍射(XRD)结果表明:掺杂的ZnO纳米晶为六方纤锌矿结构,随掺杂浓度增加ZnO粒径减小。对铈掺杂纳米ZnO,以波长380nm激发,在443nm处出现了半峰宽较窄的强的蓝光发射峰;镧掺杂ZnO纳米晶则为从418~610nm的多峰宽带发射。     

ZnO/Cu_2O异质结纳米阵列制备及光催化性能

利用湿化学法在FTO玻璃基底上制备了高度规整的ZnO纳米棒阵列(ZnO NRAs),以此为衬底,采用磁控溅射法在ZnO NRAs表面沉积Cu_2O薄膜。分别用X射线衍射仪、X射线光电子能谱、扫描电镜、光致光谱、紫外可见分光光度计和电化学工作站对样品的物相、形貌、吸收光谱、光电性能进行了表征,用甲基橙(MO)模拟有机物废水研究复合材料的光催化性能。结果表明:ZnO纳米棒为六方纤锌矿结构,其直径约为80~100 nm,长约2~3μm,棒间距约100~120 nm。立方晶系的Cu_2O颗粒直径约为100~300 nm,形成致密膜层并紧密覆盖在ZnO NRAs表面上,构成ZnO/Cu_2O异质结纳米阵列(ZnO/Cu_2O HNRAs)结构。与纯ZnO NRAs和Cu_2O相比,ZnO/Cu_2O HNRAs在可见光范围内的吸收显著增强,吸收波长向可见光方向偏移。ZnO/Cu_2O HNRAs的载流子传递界面的电荷转移速度快,有效促进了光生电子和空穴的分离。在紫外-可见光照射65 min后,ZnO/Cu_2O HNRAs的降解效率为94%,分别是纯ZnO NRAs和Cu_2O的18倍和1.7倍。     

铕掺杂纳米氧化锌发光材料的制备及其性能研究

采用均匀沉淀法,制备了平均粒径在20nm左右掺杂铕的纳米氧化锌粉体,通过XRD、粒度分析仪、FL、IR测试方法分别对其物相结构及组成、粒径分布和光致发光性能进行了分析.结果表明:所制样品仍然为六方晶系纤锌矿结构,Eu3+全部进入到ZnO晶格中;且Eu3+掺入量为5％时发光效果较好;所制样品颗粒粒度较小,粒径分布均匀.     

锐钛矿型二氧化钛纳米粉体的IR光谱与光催化性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了TiO2光催化剂,研究了不同温度下焙烧TiO2粉体的XRD和FT-IR光谱。400℃焙烧后,相应有机物的红外吸收峰消失,随着焙烧温度的升高,粉体粒径变大,800-420cm-1之间的吸收峰逐渐锐化,700℃焙烧的FT-IR谱的423cm-1为金红石型TiO2的特征Ti-O键振动。500℃焙烧的锐钛矿型TiO2粉体对水杨酸具有较好的光催化活性。     

纳米晶ZnO可见发射机制的研究

利用化学沉淀法制备了纳米ZnO粉体,室温下测量了样品的光致发光谱(PL)、X射线衍射谱(XRD),给出了样品的透射电子显微照片(TEM).X射线衍射(XRD)的结果表明:纳米晶ZnO具有六角纤锌矿晶体结构,颗粒呈球形或椭球形.观察到二个荧光发射带,中心波长分别位于398 nm的紫带和510 nm的绿光带.发现随退火温度升高,粒径增大,紫带的峰值减弱、绿带的峰值增强.证实了纳米晶ZnO绿光可见发射带来自氧空位形成的施主和锌空位形成的受主之间的复合.     

Al掺杂ZnO粉体的第一性原理计算及微波介电性质

采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势方法,计算了本征ZnO和Al掺杂ZnO的能带结构和介电常数,又采用固相反应法在６００　℃保温1.5 h分解得到ZnO和Al掺杂ZnO粉体．X射线衍射（XRD）对所得粉体的结构进行表征,X射线光电子谱（XPS）对掺入的Al的形态进行分析,矢量网络分析仪在8.2—12.4 GHz测试样品的微波介电性能．结果表明,Al掺杂后ZnO的晶胞体积基本不变,费米能级进入导带．实验所得粉体均具有ZnO的纤锌矿结构,Al是以替位杂质的形式进入ZnO晶格．实验与计算结果相比,都表 关键词： Al掺杂ZnO 介电性质 能带结构 第一性原理     

两步溶液法制备亚微米ZnO棒阵列及其退火后的发光

通过改变溶液浓度、酸碱度等生长条件,用两步化学溶液沉积法在玻璃衬底上制备出有序排列的亚微米级ZnO棒阵列,棒的截面呈正六边形,直径约为200~500nm。测量了样品的XRD谱和扫描电镜像,证明这些样品都是六方纤锌矿结构的ZnO单晶,且以[002]方向择优生长。将样品退火前后的PL光谱进行比较分析,发现退火后样品的发射光谱中紫外峰消失而长波段的红色发光峰红移并且增强(峰位由630nm左右移到720nm),而其激发光谱中的室温激子激发峰也增强。当退火时间增加到6h后,出现了由430nm的蓝峰和505nm绿峰组成的宽谱带蓝绿色发射。并对发光机理进行了讨论。     

Co,Mn,Ni的联苯酸配合物的合成及光谱研究

合成了联苯酸 ,并以其和吡啶为配体 ,制备了第一过渡系金属离子Co(Ⅱ ) ,Mn(Ⅱ ) ,Ni(Ⅱ )的 3种配合物 ,并通过元素分析、IR及UV等手段对配合物进行了表征 ,推测了可能的组成和结构。     

Femtosecond laser synthesized nanohybrid materials for bioapplications

Hybrid nanomaterials were synthesized by adopting femtosecond laser ablation of a ZnO target in pure ethanol. Dye molecules were grafted onto the ZnO nanoparticles by mixing colloidal ZnO-ethanol solution prepared by laser ablation to Tetramethylrhodamine B isothiocyante, or to Rhodamine B solutions. Strongly facetted nanohybrid particles were observed with an average size of 15 nm, by HRTEM measurements. From photoluminescence spectroscopy of the nanohybrids after single and multiphoton excitations, we observed energy transfer from the ZnO nanoparticles towards the attached dye molecules. Moreover, IR excitation spectra of the hybrid nanomaterials reveal the emission of the grafted dye via two photon absorption of the ZnO.     

脉冲激光沉积法在多孔铝衬底上生长的ZnO薄膜的结构与光学性质

ZnO是一种性质优良很有前途的紫外光电子器件材料,多孔铝是一种良好的模板型衬底,试图将二者结合起来以制备出一种全新的光电功能材料。制备了三种不同孔径多孔铝衬底,采用脉冲激光沉积法,在真空背景下,在多孔铝衬底上生长了氧化锌薄膜。利用扫描电子显微镜、X射线衍射和光致荧光对样品进行了测试和分析。研究表明:利用不同孔径的多孔铝衬底生长的氧化锌薄膜的结构和光学性质差异很大。样品A的光致发光主要是394nm的紫外发射和498nm的蓝绿光发射;样品B的光致发光主要是417nm的紫光发射和466nm蓝光发射;样品C的光致发光主要是415nm的紫光发射和495nm的蓝绿光发射。由于薄膜是富锌的,随着在空气中氧化的进行,光谱发生变化。利用固体能带理论对光谱进行了全面的分析。     

制备温度对TiO2基膜表面非晶态ZnO薄膜发光特性影响的研究

利用电子束热蒸发镀膜的方式，以高纯度的ZnO和TiO₂颗粒为原料，以Si为基底在有氧的气氛中制备ZnO/TiO₂复合薄膜。研究制备温度对ZnO/TiO₂薄膜的结构以及发光性能的影响。通过拉曼(Raman)谱和X射线衍射(XRD)谱分析了ZnO/TiO₂薄膜的结构，表明所制备的ZnO薄膜为非晶态。用光致发光 (PL) 谱表征了它的发光特性，数据表明在250℃时制备的非晶态ZnO薄膜在波长389nm处具有极强的紫外光发射，在波长431nm处发出很强的紫光，在波长519nm处发出较强的黄绿光。     

不同烧蚀条件下飞秒激光脉冲诱导ZnO纳米结构研究

烧蚀条件对飞秒激光脉冲诱导氧化锌纳米结构有重要影响.研究了800 nm,150 fs,250 kHz的飞秒激光脉冲分别在空气中,去离子水中以及无水乙醇中垂直聚焦于氧化锌晶体表面,诱导形成不同形态的纳米结构.实验结果表明,在空气中利用飞秒激光脉冲辐照样品表面,形成了周期为180 nm的纳米线;在去离子水中辐照诱导形成了由氧化锌纳米线聚集而成的"纳米球";在无水乙醇中形成出现分叉结构的纳米线.拉曼光谱分析辐照前后晶体晶相结果表明,形成的纳米结构相对于辐照前特征峰437 cm-1强度有所下降,在570 cm-1处的峰值则显著增强.分析了在各种烧蚀条件下诱导形成纳米结构的演化过程以及物理机理.     

MBE生长ZnO薄膜的结构和光学特性的研究

用等离子体源辅助分子束外延(P-MBE)方法在蓝宝石(0001)面上生长出了高质量的ZnO薄膜,并对其结构和发光特性进行了研究。在XRD中只观察到ZnO薄膜的(0002)衍射峰,其半高宽(FWHM)值为0.18°;而在共振Raman散射光谱中观测到1LO(579 cm-1 )和2LO(1 152 cm-1 )两个峰位,这些结果表明ZnO薄膜具有单一c轴取向和高质量的纤维锌矿晶体结构。在吸收光谱中观测到自由激子吸收和激子-LO声子吸收峰,这表明在ZnO薄膜中激子稳定的存在于室温,并且两峰之间能量间隔为71.2 meV,与文献上报道的ZnO纵向光学声子能量(71 meV)相符。室温下在光致发光光谱(PL)中仅观测到位于376 nm处的自由激子发光峰,而没有观测到与缺陷相关的深能级发射峰,表明ZnO薄膜具有较高的质量和低的缺陷密度。     

Surface modification of ZnO nanocrystals

Nano-crystalline ZnO particles were synthesized using alcoholic solutions of zinc acetate dihydrate through a colloidal process. Five types of capping agents: 3-aminopropyl trimethoxysilane (Am), tetraethyl orthosilicate (TEOS), mercaptosuccinic acid (Ms), 3-mercaptopropyl trimethoxysilane (Mp) and polyvinylpyrrolidone (Pv) were added at the first ZnO precipitation time (first PPT) to limit the particle growth. The first three capping agents effectively capped the ZnO nanoparticles and limited the growth of the particles, while the last two capping agents caused agglomeration or larger clusters in the solutions. Particles synthesized were in the size range of 10-30 nm after capping, and grew to 60 and 100 nm in 3 and 6 weeks, respectively, during storage at ambient conditions. Refluxing time was found to only affect the first PPT time. Washing by ethanol and slow drying were very important in converting Zn(OH)₂ into ZnO. XRD analyses revealed single phase ZnO Wurtzite crystal structure. Photoluminescence (PL) spectra showed high-intensity in UV emission and very low intensity in the visible emission, which indicates a good surface morphology of the ZnO nanoparticles with little surface defects. Optical absorption spectra showed a blue shift by the capped ZnO due to the quantum confinement effect by the single crystal size of 5-6 nm as analysed by TEM. Capping effectiveness of each agent is discussed through possible capping mechanism and chemical reaction of each capping agent. This synthesis process is a low cost, high purity, easy to control method using only bio-compatible materials.     

小分子有机酸改性尿素的多谱学分子结构表征

尿素是我国主要的氮肥品种,但其活性高,在土壤中水解后极易通过挥发和淋洗损失,利用率低,造成养分资源浪费并污染环境。使用有机酸对尿素进行改性可以延缓尿素分解,提高尿素利用率,但有机酸与尿素的结合方式及其增效机理尚不明确。研究中选取柠檬酸和水杨酸两种小分子有机酸作为添加剂,分别加入到熔融尿素中,获得柠檬酸尿素与水杨酸尿素。利用傅里叶变换红外光谱（FTIR）和X射线光电子能谱（XPS）分析材料的化学结构,利用液相色谱-质谱联用（LC-MS）研究材料的物质组成及相对分子质量,尝试通过以上多谱学的分析方法,明晰两种有机酸与尿素的结合方式。结果表明,柠檬酸和水杨酸与尿素结合后,FTIR在3 348 cm-1处产生了加强的伯胺振动峰,推测小分子有机酸与尿素在伯胺处发生了反应。XPS C(1s)和N(1s)图谱分别出现新的碳结构（-CX）和新的氮结构（-NX）,降低了柠檬酸/水杨酸中原有羧基碳结构和尿素中酰胺基氮结构的相对含量,O(1s)图谱出现C-OH化学键断裂,表明,柠檬酸/水杨酸的羧基与尿素的酰胺基相互作用生成了新的物质。LC-MS分析发现柠檬酸尿素/水杨酸尿素中的新物质可能是柠檬酸/水杨酸的羧基与尿素的酰胺基发生脱水反应,生成含有O═CNHC(O)NH₂结构的物质。因此,利用光谱分析等手段明晰了有机酸与尿素的结合方式与结合产物特征,为有机高分子与尿素反应机理的研究提供了理论依据,为后续高效肥料增效剂的筛选提供了方向。