鹽類半導體納米粒子與納米薄膜的制備及其發(fā)光性能研究.pdf

1、低維納米材料是多學科研究的前沿和熱點，由于這類材料在微電子、光電能量轉(zhuǎn)換、圖像技術(shù)、傳感器、薄膜覆蓋和環(huán)境治理等方面的廣闊應用前景而備受關(guān)注。薄膜材料具有較其粉體材料更優(yōu)異的光、電、磁和催化性能，納米薄膜則以其更加突出的性能而激發(fā)了人們的研究興趣。本文將二者結(jié)合起來，開展了低維納米材料的合成、結(jié)構(gòu)、性能和機理研究，并在膠束模板誘導合成，納米薄膜的制備、形貌、結(jié)構(gòu)和發(fā)光性能等方面取得了重要進展，尤其是發(fā)現(xiàn)了納米復合薄膜的熒光增

2、強/減弱轉(zhuǎn)換效應，為光電轉(zhuǎn)換器件打下了基礎(chǔ)，具有重要的科學價值和實際意義。本文探討用反相膠束法合成低維納米硫化物，得到了直徑160nm～240nm的Sb2S3準納米圓球和縱橫比高達90左右的HgS納米線，這既為納米潤滑科學和納米半導體器件提供了重要的基本材料，又為下一步鎢酸鹽納米粒子和薄膜的制備提供了簡便的方法。在納米硫化物研究的基礎(chǔ)上，對IIA族金屬鎢酸鹽納米粒子的反相膠束合成方法進行了探索，合成出了粒徑約100nm的C

3、aWO4和SrWO4納米粒子、平均直徑約100nm，長度最大可達幾個微米的BaWO4納米棒。并對產(chǎn)物的形貌、結(jié)構(gòu)和光學性能進行了分析表征。熒光分析結(jié)果表明，當采用290nm激發(fā)時，CaWO4、SrWO4和BaWO4納米粒子的發(fā)射峰位置分別位于338、350和334nm，相對于體相材料分別藍移了82、70和86nm，顯示出納米材料特有的量子尺寸效應。以自制的CaWO4、SrWO4納米粒子和BaWO4納米棒為涂膜材料，結(jié)合熱分

4、解法和浸漬—提拉技術(shù)，成功制備出ⅡA族金屬鎢酸鹽納米薄膜。首次將膠棉液作為分散劑和成膜劑，大大改善了成膜質(zhì)量。文中對產(chǎn)物的表面形貌、結(jié)構(gòu)進行了研究，并且對其紅外、熒光光譜進行了表征。熒光分析結(jié)果表明，當采用290nm激發(fā)時，CaWO4、SrWO4和BaWO4納米薄膜的發(fā)射峰位置分別位于409、392和390nm，分別相對于納米粒子紅移了71、42和56nm。另外，還探討了薄膜形貌與發(fā)光性能的關(guān)系。為了對上面制備的CaWO4、

5、SrWO4和BaWO4納米薄膜的發(fā)光進行控制，本文以TiO2為摻雜劑，首次制備出了具有熒光增強/減弱轉(zhuǎn)換效應的AWO4(A=Ca，Sr，Ba)-TiO2納米復合薄膜。通過對它們的形貌、結(jié)構(gòu)、光學性質(zhì)和轉(zhuǎn)換機制進行研究后發(fā)現(xiàn)，TiO2添加量與熒光強度的關(guān)系符合下面的Gaussian分布曲線：(公式略)TiO2納米復合薄膜最大發(fā)光強度所對應的TiO2理論添加量分別為4.37％，3.93％和3.85％，且與陽離子(Ca2+，Sr2+

6、，Ba2+)的離子勢呈正相關(guān)。另外，為了論證TiO2對鎢酸鹽納米薄膜熒光增強/減弱轉(zhuǎn)換效應的普適性，本文還以TiO2為摻雜劑制備出了CdWO4-TiO2納米復合薄膜，考察了TiO2的引入對CdWO4納米薄膜發(fā)光性能的影響。研究發(fā)現(xiàn)，納米TiO2摻雜CdWO4納米薄膜亦可達到熒光增強/減弱轉(zhuǎn)換效果。由此可見，該方法完全可拓展到其它鎢酸鹽薄膜體系。關(guān)鍵詞：反相膠束，金屬硫化合物，金屬鎢酸鹽，納米材料，納米復合薄膜，膠棉成膜劑，熒