本論文采用軟模板法制備了ZnO和Gd₂O₃@ZnO前驅(qū)體,再利用水熱法制備出三種稀土摻雜的ZnO復(fù)合材料,探討了稀土離子濃度、水熱溫度和水熱時間對材料發(fā)光性能和微觀形貌的影響,確定了樣品的最佳合成條件。具體內(nèi)容如下:以十六烷基三甲基溴化銨為模板劑,通過軟模板法制備了有序介孔氧化鋅前驅(qū)體,以Eu³⁺為發(fā)光中心離子,磺基水楊酸為有機(jī)配體,采用水熱法制備出有序介孔Eu³⁺/ZnO發(fā)光材料,該材料呈現(xiàn)出規(guī)則的菊花狀形貌。隨著Eu³⁺濃度的增加熒光強(qiáng)度也會增加,在Eu³⁺濃度16%時達(dá)到最強(qiáng),確定的最佳水熱溫度為180℃,水熱時間為16 h。當(dāng)使用394 nm的激發(fā)光去激發(fā)樣品時,最強(qiáng)發(fā)射峰位于590 nm,而不是位于Eu³⁺常規(guī)的615 nm處;當(dāng)使用359 nm的激發(fā)光去激發(fā)樣品時,最強(qiáng)發(fā)射峰位于417 nm,遠(yuǎn)遠(yuǎn)強(qiáng)于常規(guī)氧化鋅的發(fā)射強(qiáng)度。以十二烷基硫酸鈉為模板劑,通過軟模板法制備了有序多孔氧化鋅前驅(qū)體,以Eu³⁺為發(fā)... 

【文章來源】：長春理工大學(xué)吉林省

【文章頁數(shù)】：110 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

有序介孔材料M41S家族的結(jié)構(gòu)示意圖

第1章緒論19nm之間。這些納米結(jié)構(gòu)是開發(fā)電致發(fā)光器件、光開關(guān)系統(tǒng)、光伏電池和生物醫(yī)學(xué)納米探針的有力工具。量子點(diǎn)的發(fā)現(xiàn)歸功于俄羅斯物理學(xué)家AlexeiEkimov，他在1981年首次在玻璃基質(zhì)中合成了CuCl2半導(dǎo)體微晶[49]。另一位重要的俄國科學(xué)家是AlexanderEfros，他建立了量子力學(xué)的第一個理論：量子力學(xué)理論，他通過電子約束理論解釋了這類特殊半導(dǎo)體的光學(xué)機(jī)制，量子點(diǎn)的熒光產(chǎn)生于激發(fā)電子的電子-空穴復(fù)合，電子-空穴復(fù)合后被激發(fā)到CB并返回到VB[50]。由于量子限域效應(yīng)，納米晶將出現(xiàn)能級離散化和帶隙能與它們的大小成反比的情況，如圖1.2(a)所示。因此，量子限域效應(yīng)直接影響著量子點(diǎn)的光學(xué)性質(zhì)，提供了發(fā)射帶大小的可調(diào)性，例如圖1.2(b)所示的是不同大小的CdTe量子點(diǎn)的肉眼所見熒光。QDs發(fā)射波長也與帶隙能值成反比：即帶隙能值越高，發(fā)射波長越短。此外，因?yàn)樗鼈兊某叽鐪p小導(dǎo)致量子點(diǎn)具有高表面積，這也導(dǎo)致了大量的表面缺陷，影響了它們的光致發(fā)光性能。因此，為了減少非輻射復(fù)合位點(diǎn)，納米晶體通常被涂上第二相半導(dǎo)體層，這第二層半導(dǎo)體層通常具有更寬的帶隙能，目的是使材料的表面鈍化，提高發(fā)光效率，并形成核/殼結(jié)構(gòu)（圖1.2(c)所示）。典型納米晶體的透射電鏡圖像如圖1.2(d)所示[51]。圖1.2(a)量子限制效應(yīng)原理圖；(b)CdTe量子點(diǎn)尺寸可協(xié)調(diào)發(fā)射；(c)量子點(diǎn)虛擬核/殼結(jié)構(gòu)在生物上的應(yīng)用模型圖；(d)納米晶的TEM照片2)摻雜離子金屬氧化物半導(dǎo)體材料在室溫下的載流子濃度低，電阻率高，帶隙為2eV~3eV或更大。當(dāng)金屬氧化物與給體或受體結(jié)合時可以增強(qiáng)半導(dǎo)體的特性。如果其帶隙大于

第3章菊花狀有序介孔Eu3+/ZnO復(fù)合材料制備及發(fā)光特性研究26在本章中，通過軟模板方法先合成有序介孔ZnO前驅(qū)體材料(OMZ)，然后利用水熱法將Eu3+摻入OMZ基質(zhì)中，獲得了一種具有優(yōu)異的光致發(fā)光特性的菊花狀Eu3+/ZnO復(fù)合材料。銪摻雜到氧化鋅晶格中，主晶格通過捕獲氧空位和儲能中心共振將能量轉(zhuǎn)移到Eu3+離子發(fā)光中心，使有序介孔Eu3+/ZnO復(fù)合材料具有更好的發(fā)光性能。本研究系統(tǒng)地探索了合成條件對Eu3+/ZnO復(fù)合材料形貌和發(fā)光性能的影響，并制備了一種獨(dú)特的菊花狀Eu3+/ZnO復(fù)合材料，顆粒表面具有有序的介孔結(jié)構(gòu)。它為ZnO復(fù)合材料的形貌控制提供了一條路徑。所制備的復(fù)合材料最強(qiáng)發(fā)射峰并沒有位于Eu3+最典型的發(fā)射位置(615nm)，而是在590nm處顯示出最強(qiáng)的發(fā)射峰，同時該材料出現(xiàn)了更強(qiáng)的ZnO特征發(fā)射。該研究為稀土摻雜ZnO材料的能量轉(zhuǎn)移過程提供了理論基矗3.2菊花狀有序介孔Eu3+/ZnO復(fù)合材料制備3.2.1有序介孔ZnO的制備將1.0g的CTAB加入480mL去離子水中并保持在80oC下攪拌，當(dāng)溶液變得澄清時，加入3.5mL2M的NaOH溶液，并將4.92gZn(Ac)2·2H2O溶解于其中，繼續(xù)攪拌1h。用LiOH調(diào)節(jié)pH=9~10，再繼續(xù)攪拌1h。將沉淀物過濾，用去離子水和乙醇分別洗滌三次，并在70oC下干燥得到粉末樣品。將樣品在550oC下煅燒4h，得到有序介孔氧化鋅納米粉末，為了下文敘述方便，將其標(biāo)記為OMZ。3.2.2Eu3+/ZnO復(fù)合材料的制備圖3.1Eu3+/ZnO復(fù)合材料合成過程流程圖

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號：3136038