ZnS/CNTs纳米复合材料的制备及发光性能研究

来源 :沈阳理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:laowang2000
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由于在光、电、磁等方面具有优异的物理和化学性质,硫化物半导体纳米材料受到了广泛关注。在本论文中,选取了一种非常重要的硫化物半导体材料硫化锌(ZnS)作为研究对象,制备了ZnS包覆碳纳米管(CNTs)纳米复合材料(ZnS/CNTs),应用透射电镜,光致发光光谱、X射线衍射分析等测试手段对复合材料进行了表征,分析了制备方法、反应物类型、载体类型、Cu2+掺杂浓度、以及前驱溶液PH值对复合材料性能的影响。主要开展了以下三个方面的工作:第一部分研究了ZnS/CNTs纳米复合材料的沉淀法和回流法两种制备方法。在沉淀法反应物引入顺序的不同产生不同的包覆效果。回流法制备的ZnS包覆效果要明显好于沉淀法。使用252nm做为激发波长,发光曲线显示ZnS/CNTs纳米复合材料在397nm处有一个强发射峰,并且在282nm处有一个较弱的发射峰;沉淀法制备的ZnS/CNTs复合材料呈立方闪锌矿结构,而回流法制得的ZnS/CNTs复合材料为立方闪锌矿和六方纤锌矿的混合物。第二部分研究CNTs的尺寸和表面官能团对ZnS/CNTs纳米复合材料性能的影响,采用包覆效果较好的回流法制备ZnS/CNTs纳米复合材料样品。通过测试发现尺寸大于30nm,表面带有-COOH的CNTs与ZnS纳米粒子复合效果好,并且ZnS纳米粒子的结晶程度较好,表明在复合材料的制备中CNTs的尺寸与表面官能团的存在起到关键性作用。PL光谱显示在393nm处有一个强发射峰,在282nm处有一个较弱的发射峰,与ZnS纳米晶体相比,ZnS/CNTs纳米复合材料出现了7nm的蓝移;XRD测试表明样品为六方纤锌矿和立方闪锌矿的混合结构。第三部分主要研究Cu2+的加入对ZnS/CNTs纳米复合材料发光性能的影响。结果表明掺杂Cu2+不仅会对ZnS/CNTs纳米复合材料的形貌产生影响,而且影响材料的发光性能,PL光谱显示在449nm与538nm出现发射峰,并且在一定范围内,随着掺杂比例的增大,ZnS/CNTs纳米复合材料的发光强度也随之增大,当n(Cu2+):n(Zn2+)=1%时,发光强度最强,而再增大Cu2+掺杂浓度发射峰反而减弱。这种现象是由浓度猝灭引起的。ZnS/CNTs纳米复合材料在不同pH条件下发光性质有所不同,碱性条件下制备的样品发射强度要远大于酸性条件下制备的样品,并且后者发射峰位置比前者有少许蓝移现象。
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