论文部分内容阅读
由于具有独特的小尺寸和巨大的比表面积以及一系列特殊性质，纳米材料吸引了越来越多研究学者的关注。氧化锌是一种直接带隙的半导体材料，室温下带隙宽度为3.37eV，激子束缚能高达60meV，在液晶显示器、太阳能电池、保护性涂层、气敏元件和紫外发光器等方面占有重要地位。目前，氧化锌纳米结构的制备、控制与应用研究成为当前纳米材料研究领域的热点之一。稀土元素由于具有独特的4f层电子结构和电子转移的多种方式，从而具有特殊的光、电、磁学性质，因此，稀土纳米材料的合成研究已成为材料研究领域的重要课题。
制备工艺和方法对所制备出的纳米材料的性能有很大影响。纳米材料的制备方法很多，其中水热法是一种用来合成具有独特性质的新型纳米材料的有效方法，逐渐受到许多科研工作者的青睐。本论文利用水热法制备出几种ZnO、Y2O3：Eu3+微纳米结构，并对其光谱特性作出分析。通过对反应条件的优化，实现对ZnO、Y2O3：Eu3+形貌的调控，并探索其生长机理。主要内容如下：
(1)利用阳离子表面活性剂CTAB辅助水热法合成形貌独特的杯子状氧化锌。样品直径约为6微米，长度约为8微米，并对该条件下生成的氧化锌的发光性质作出了分析和研究。通过对反应时间的跟踪，我们认为在反应体系中，ZnO22-作为生长基元，CTAB起到了运送生长基元的作用。通过实验证明，CTAB的含量对样品的形貌有重要的影响，随着CTAB含量的增加，样品的形貌由棒状到杯子状，最后为一种复杂的镂空形貌。
(2)以硫酸锌、六次甲基四胺为原料，通过添加表面活性剂辅助水热法合成氧化锌。当添加阳离子表面活性剂CTAB时，样品为片状结构，呈六边形，直径约为10微米，并对其发光性质进行分析。随着CTAB含量的增加，CTAB吸附在各个晶面上并不均匀，使其在各个方向的生长速率不同，样品的形貌也随之发生变化。同时，我们也讨论了添加表面活性剂PVP对样品形貌的影响。
(3)在水热180℃条件下合成三棱柱形Y2O3：Eu3+，直径约为1微米，长度约2微米，并对其发光性质作出分析。在工艺简单的基础上，没有添加任何表面活性剂，通过调节pH值和反应物的浓度，合成一系列形貌可控的Y2O3：Eu3+。我们认为这些形貌的Y2O3：Eu3+反应机理相似：晶体首先成核，逐渐生长成为无规则的片状，因为片状晶体的上下表面结构不同，在加热条件下，有着不同的膨胀系数，从而造成了片状晶体的卷曲，进而生长成棒状，这些棒通过自组装快速地堆积成各种形貌的Y2O3：Eu3+。
(4)以尿素为沉淀剂，合成了产率较高、分散性好、粒径均匀的Y2O3：Eu3+纳米球，并对其发光性质进行研究。通过对反应物的浓度、Eu3+的掺杂量的讨论，得出反应物的浓度和Eu3+的掺杂量对样品的形貌没有较大的影响，但是通过对XRD图谱的分析，改变反应物的浓度，或Eu3+的掺杂量，在XRD图谱中均有杂峰，这证明Eu2O3并没有完全进入了Y2O3的晶格中，从而得出Y2o3：Eu3+纳米球的最佳制备条件。