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氧化物纳米材料由于其独特的物理、化学特性已成为材料、物理、化学领域的研究热点之一。本论文选择氧化物纳米材料的低温掺杂作为研究内容,目的在于将金属离子引入氧化物材料的晶格中以调控其光学、磁学等性能;同时考察在制备过程中外加强磁场对金属离子掺杂氧化物纳米材料的结构与磁性能的影响;此外,利用简单的液相法制备出了具有气敏性能的复合氧化物纳米材料。主要研究结果和结论如下:
1.采用简单的醇热法,制备出Co/Cr掺杂ZnO一维纳米晶,提出了可能的掺杂机理,并考察了不同处理条件对其结构和磁性的演变。结果表明,ZnO纳米晶的取向附生生长机制是实现低温液相掺杂的关键,而过渡金属离子的取代位置对ZnO的磁性有影响。
2.以低级醇作为反应介质,利用醇热法制备出形貌可控的立方In2O3纳米材料:用沉淀法合成了稳定的六方In2O3纳米材料。通过醇热和共沉淀法制备了Fe掺杂的In2O3纳米材料,详细研究了Fe掺杂In2O3中Fe的存在形式与磁性来源。结果表明醇热法合成的Fe掺杂In2O3纳米立方块具有室温超顺磁性;沉淀法制备的过渡金属离子掺杂In2O3纳米晶中Fe掺杂量可达19.1 at%,Cu的共掺杂量是影响其磁性的主要因素。
3.利用外加强磁场调控了过渡金属离子掺杂氧化物纳米材料的结构与磁性能。研究发现,外加强磁场可使Co掺杂ZnO发生顺磁-铁磁转变。同时,强磁场可使Fe掺杂的In2O3发生六方-立方相变和顺磁-铁磁转变。
4.利用简单的沉淀法,制备了形貌可控的In2O3-SnO2纳米材料,研究了产物的气敏、光催化特性。结果表明In掺杂量与起始Sn的价态是影响产物形貌与气敏性能的关键。