磷酸盐玻璃基底中PbS、PbSe纳米晶体的合成及结果分析

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本文采用熔融法在磷酸盐玻璃基底中制备了PbS、PbSe纳米晶体,对熔融后的玻璃样品进行热处理,得到了不同热处理条件下的各种样品。通过X射线衍射仪(XRD)、X射线荧光光谱分析(XRF)、能量色散X射线荧光分析法(EDX)、高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)、紫外—可见—近红外分光光度计等测试手段验证了PbS、PbSe纳米晶的存在,并对测试结果做了详细分析,总结了制备过程中的常见问题并给出其解决方法,例如,如何控制退火温度。结果表明:(1)在以P2O5-Na2CO-3-ZnO-AlF3·3H2O-CaCO3-SiO2为基底的磷酸盐玻璃中合成了PbS量子点,尺寸大小约为60-100nm,大小不等,且分布不集中;(2)在以P2O5-Na2CO3-AlF3·3H2O-Al2O3为基底的磷酸盐玻璃中合成了PbSe量子点,浓度较大,且分布均匀,大小约为5-10nm;(3)玻璃样品在高温熔融后必须进行去应力退火,并严格控制退火温度及降温速率,目的是消除在熔融过程中产生的内应力,这样才能得到无裂纹、不破裂的玻璃样品,退火温度应该控制在玻璃转化温度以下50℃左右;(4)PbO、ZnS作为PbS的引入体,其含量不能过低,过低的话由于高温下S2-挥发,形成量子点的几率很小,但也不能太高,根据多次试验结果可以看出,过高则会使得玻璃不透明;(5)在硅酸盐制备中可以加入TiO2作为晶核剂,但在磷酸盐玻璃中不能,因为TiO2的熔点太高,为1830℃~1850℃,加入它会造成玻璃“失透”。
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