由于納米顆粒的體積小、比表面積大、表面原子占有率高、表面能高、表面具有未飽和鍵、懸空鍵的特殊電子結(jié)構(gòu),表現(xiàn)出小尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)和量子隧道效應(yīng)等特點,從而使其具有許多不同于傳統(tǒng)材料的物理和化學(xué)等奇異特性。ZnAl2O4是一種典型的尖晶石結(jié)構(gòu)的混合金屬氧化物,屬于直接寬禁帶半導(dǎo)體材料（帶隙寬度為～3.8 eV）,具有高機械和熱阻性能、高的化學(xué)和熱穩(wěn)定性、低溫?zé)Y(jié)性、低表面酸性、疏水性、好的擴散和高量子產(chǎn)率等優(yōu)異性能。ZnAl2O4在透明陶瓷材料、催化劑與催化劑載體、光學(xué)材料、電介質(zhì)材料、傳感器等領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用前景。另外,通過過渡金屬離子摻雜可以調(diào)整半導(dǎo)體的晶體結(jié)構(gòu)和能帶結(jié)構(gòu),控制ZnAl2O4中的結(jié)晶質(zhì)量、載流子和缺陷濃度,調(diào)控載流子的類型和濃度或者局部的載流子狀況,合成均勻摻雜的ZnAl2O4納米晶,進而達到有效改善摻雜ZnAl2O4的微觀結(jié)構(gòu)、光學(xué)、電學(xué)和磁學(xué)性能。本論文選用濕化學(xué)合成方法,通過Ni、Co、Fe、Cu和Mn等一系列過渡金屬離子對ZnAl2O4的Zn離子和Al離子進行替代摻雜,并采用XRD、SEM、TEM、STEM-EDX Mapping、BET、F... 

【文章頁數(shù)】：134 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 尖晶石氧化物簡介
        1.2.1 尖晶石氧化物的結(jié)構(gòu)
        1.2.2 尖晶石氧化物的磁結(jié)構(gòu)
        1.2.3 尖晶石氧化物的磁學(xué)性質(zhì)
        1.2.4 尖晶石氧化物的光學(xué)性質(zhì)
    1.3 稀磁氧化物的磁性機理
        1.3.1 超交換理論
        1.3.2 RKKY理論
        1.3.3 束縛磁極化子模型
    1.4 尖晶石氧化物應(yīng)用
        1.4.1 電化學(xué)儲能材料
        1.4.2 磁性材料
        1.4.3 顏料
        1.4.4 光學(xué)材料
        1.4.5 氣敏材料
        1.4.6 催化劑
    1.5 尖晶石氧化物的制備方法
        1.5.1 高溫固相法
        1.5.2 共沉淀法
        1.5.3 溶膠-凝膠法
        1.5.4 水熱法
    1.6 ZnAl_2O_4及過渡金屬摻雜ZnAl_2O_4的研究現(xiàn)狀
        1.6.1 ZnAl_2O_4的研究現(xiàn)狀
        1.6.2 過渡金屬摻雜ZnAl_2O_4納米材料的研究現(xiàn)狀
    1.7 課題的創(chuàng)新性與研究內(nèi)容
        1.7.1 課題的創(chuàng)新性
        1.7.2 研究內(nèi)容
第2章 實驗部分
    2.1 實驗試劑與原料
    2.2 實驗儀器及設(shè)備
    2.3 實驗方案
        2.3.1 材料表征方法
        2.3.2 技術(shù)路線
第3章 不同制備工藝對ZnAl_2O_4光學(xué)性質(zhì)的影響
    3.1 引言
    3.2 實驗部分
        3.2.1 樣品制備
        3.2.2 表征手段
    3.3 結(jié)果與分析
        3.3.1 X射線衍射分析
        3.3.2 傅里葉紅外光譜分析
        3.3.3 透射電子顯微分析
        3.3.4 紫外可見光譜分析
        3.3.5 能帶結(jié)構(gòu)及能態(tài)分布的計算
        3.3.6 光致發(fā)光光譜分析
        3.3.7 色度圖分析
    3.4 本章小結(jié)
第4章 Ni摻雜ZnAl_2O_4納米材料的微觀結(jié)構(gòu)與光學(xué)性能研究
    4.1 引言
    4.2 實驗部分
        4.2.1 樣品制備
        4.2.2 表征手段
    4.3 結(jié)果與分析
        4.3.1 X射線衍射分析
        4.3.2 掃描電子顯微分析
        4.3.3 透射電子顯微分析
        4.3.4 X射線能譜分析
        4.3.5 比表面積和孔徑分布分析
        4.3.6 傅里葉紅外光譜分析
        4.3.7 X射線光電子能譜分析
        4.3.8 紫外可見光譜分析
        4.3.9 光致發(fā)光光譜分析
    4.4 本章小結(jié)
第5章 Co摻雜對ZnAl_2O_4納米顆粒的微觀結(jié)構(gòu)與光學(xué)性能的影響
    5.1 引言
    5.2 實驗部分
        5.2.1 樣品制備
        5.2.2 表征手段
    5.3 結(jié)果與分析
        5.3.1 X射線衍射分析
        5.3.2 透射電子顯微分析
        5.3.3 X射線能譜分析
        5.3.4 傅里葉紅外光譜分析
        5.3.5 X射線光電子能譜分析
        5.3.6 紫外可見吸收光譜分析
        5.3.7 光致發(fā)光光譜分析
    5.4 本章小結(jié)
第6章 Fe摻雜ZnAl_2O_4納米顆粒的光學(xué)與磁學(xué)性能研究
    6.1 引言
    6.2 實驗部分
        6.2.1 樣品制備
        6.2.2 表征手段
    6.3 結(jié)果與分析
        6.3.1 X射線衍射分析
        6.3.2 STEM-EDXMapping分析
        6.3.3 傅里葉紅外光譜分析
        6.3.4 X射線光電子能譜分析
        6.3.5 紫外可見光譜分析
        6.3.6 能帶結(jié)構(gòu)及能態(tài)分布的計算
        6.3.7 光致發(fā)光光譜分析
        6.3.8 磁性能分析
    6.4 本章小結(jié)
第7章 Cu摻雜ZnAl_2O_4納米顆粒的制備與光學(xué)性能研究
    7.1 引言
    7.2 實驗部分
        7.2.1 樣品制備
        7.2.2 表征手段
    7.3 結(jié)果與分析
        7.3.1 X射線衍射分析
        7.3.2 STEM-EDXMapping分析
        7.3.3 傅里葉紅外光譜分析
        7.3.4 X射線光電子能譜分析
        7.3.5 紫外可見光譜分析
        7.3.6 光致發(fā)光光譜分析
    7.4 本章小結(jié)
第8章 Mn摻雜ZnAl_2O_4納米顆粒的光學(xué)與磁學(xué)性能研究
    8.1 引言
    8.2 實驗部分
        8.2.1 樣品制備
        8.2.2 表征手段
    8.3 結(jié)果與分析
        8.3.1 X射線衍射分析
        8.3.2 STEM-EDXMapping分析
        8.3.3 傅里葉紅外光譜分析
        8.3.4 X射線光電子能譜分析
        8.3.5 紫外可見光譜分析
        8.3.6 光致發(fā)光光譜分析
        8.3.7 磁性能分析
    8.4 本章小結(jié)
結(jié)論與展望
    結(jié)論
    展望
參考文獻
致謝
附錄A 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文


【參考文獻】：
期刊論文
[1]Na+摻雜對鋰離子電池正極材料LiNi0.5Mn1.5O4晶體結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能的影響（英文）[J]. 王江峰,陳丹,吳偉,王麗,梁廣川.  Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2017(10)
[2]尖晶石鐵氧體TixNi1-xFe2O4中陽離子分布和Ti離子磁矩的實驗研究[J]. 徐靜,齊偉華,紀(jì)登輝,李壯志,唐貴德,張曉云,尚志豐,朗莉莉.  物理學(xué)報. 2015(01)
[3]SnO2/Zn2SnO4納米結(jié)構(gòu)的制備及光譜性質(zhì)[J]. 李俊壽,石隨林,趙芳,閆晉東,李蘇.  稀有金屬材料與工程. 2013(S1)
[4]多鐵性復(fù)合陶瓷xZnFe2O4/（1-x）PZN-PZT的制備及性能[J]. 鄧浩亮,張銘,鄭木鵬,胡州,謝群鋒,仲麒,嚴(yán)輝.  稀有金屬材料與工程. 2013(S1)
[5]聚丙烯酰胺凝膠法制備NiFe2O4納米顆粒及性能[J]. 趙東方,楊華,縣濤,王偉鵬,魏智強,李瑞山,馮旺軍,姜金龍.  人工晶體學(xué)報. 2013(02)
[6]La0.7Sr0.3MnO3納米顆粒的制備和光催化性能[J]. 王宇峰,楊華,縣濤,張海民,蘇俊燕.  材料研究學(xué)報. 2012(05)
[7]CoFe2O4納米粉體的聚丙烯酰胺凝膠法合成、表征及磁特性[J]. 王偉鵬,楊華,縣濤,魏智強,李瑞山,馮旺軍.  無機化學(xué)學(xué)報. 2011(06)
[8]固相反應(yīng)法制備Co摻雜ZnO的磁性和光學(xué)性能研究[J]. 劉學(xué)超,施爾畏,宋力昕,張華偉,陳之戰(zhàn).  物理學(xué)報. 2006(05)



本文編號：3693059