二氧化鈦和氧化鋅納米材料的制備和性質(zhì)研究.pdf

1、本論文主要分兩大部分，一是不同晶型二氧化鈦制備及以其為起始原料水熱合成鈦酸鉍微結(jié)構(gòu)的研究，使用不同晶型的同一特定起始原料合成具有不同結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的最終產(chǎn)物是材料科學(xué)中一個(gè)非常有意義的課題；二是Ag摻雜對(duì)ZnO納米粉體和納米晶薄膜發(fā)光性能影響的研究，摻雜研究對(duì)解決ZnO發(fā)光機(jī)制等問(wèn)題有著很大的指導(dǎo)意義。同胞83
　　 我們通過(guò)調(diào)節(jié)Ti(SO4)2水解為偏鈦酸時(shí)礦化劑NaOH的濃度，準(zhǔn)確控制水熱合成銳鈦礦向板鈦礦型二氧化鈦的轉(zhuǎn)變過(guò)程，

2、進(jìn)一步研究表明，水熱合成板鈦礦型二氧化鈦對(duì)溫度的要求比合成銳鈦礦型二氧化鈦高的多，原因是板鈦礦型二氧化鈦的Ti-O鍵更為復(fù)雜。之后，分別以板鈦礦和銳態(tài)礦型的TiO2為先驅(qū)物水熱合成鈦酸鉍亞微米棒。通過(guò)X射線衍射、選區(qū)電子衍射以及Raman光譜的測(cè)量結(jié)果可知，合成的產(chǎn)品為Bi4Ti3O12。源自板鈦礦和銳鈦礦的Bi4Ti3O12其結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出明顯的差異。在同樣的條件下，Bi插入銳鈦礦TiO2的量多于插入板鈦礦TiO2的量，從而導(dǎo)致部分X射線

3、衍射峰向高角度稍微移動(dòng)。保留下來(lái)的短Ti-O鍵限制了b-Bi4Ti3O12亞微米棒沿[010]方向生長(zhǎng)，使得b-Bi4Ti3O12亞微米棒長(zhǎng)度不均。
　　 ZnO納米晶薄膜通過(guò)Sol-gel法制備。對(duì)于未摻雜的ZnO薄膜，XRD顯示在n型Si(100)襯底上生長(zhǎng)的ZnO薄膜具有相當(dāng)好的C軸擇優(yōu)取向。PL譜表明，制備過(guò)程中溶液Zn離子濃度對(duì)可見(jiàn)光發(fā)光影響很大；氧氣氛下退火紫外光發(fā)光增強(qiáng)，可見(jiàn)光發(fā)光減弱，結(jié)晶質(zhì)量?jī)?yōu)于空氣下退火。Ag

4、摻入之后，薄膜依然具有相當(dāng)好的C軸擇優(yōu)取向，在研究退火溫度對(duì)Ag摻雜ZnO薄膜發(fā)光性能的影響時(shí)，結(jié)合XRD和SEM發(fā)現(xiàn)900℃退火的樣品表面析出了眾多分布均勻的約70nm小片狀“Ag島”，對(duì)比相同條件下制備的未摻雜ZnO薄膜，“Ag島”增強(qiáng)了可見(jiàn)光發(fā)光，發(fā)光增強(qiáng)機(jī)理可解釋為ZnO薄膜發(fā)光和Ag島局域化表面等離激元(LSP)共振形成光散射耦合的結(jié)果。另外，隨著退火溫度的增加，樣品紫外光發(fā)光增強(qiáng)是源于結(jié)晶質(zhì)量的提高，可見(jiàn)光發(fā)光增強(qiáng)則源于單離

5、化氧空位的增多，發(fā)光中心從606nm(700℃)逐漸移至537nm(1000℃)是由于Burstein-Moss效應(yīng)。
　　 ZnO摻Ag納米粉體是以氨水為礦化劑通過(guò)水熱法合成。XRD顯示樣品為純ZnO粉體，Ag未能摻入ZnO晶格。PL譜顯示水熱合成時(shí)加入Ag離子有助于樣品的紫外發(fā)光并抑制可見(jiàn)發(fā)光，表明Ag離子有助于提高ZnO納米粉體的結(jié)晶度并減少缺陷。進(jìn)一步分析表明當(dāng)氨水濃度適合乙酸鋅水解時(shí),已經(jīng)形成了[Ag(NH3)2]+，