SnO2基納米結(jié)構(gòu)中的磁、光性質(zhì)及其應(yīng)用.pdf

1、莊申棟Sn02基納米結(jié)構(gòu)中的磁、光性質(zhì)及其應(yīng)用摘要氧化錫(Sn02)是一種重要的n型寬禁帶直接帶隙半導(dǎo)體材料，具有36eV寬帶隙和130meV強(qiáng)激子束縛能。Sn02原料充沛、價格低廉、綠色無毒，其納米結(jié)構(gòu)的形貌極其豐富，并展現(xiàn)出獨特的光、電、磁特性。因其有望實現(xiàn)穩(wěn)定的室溫鐵磁性注入，且具有優(yōu)良的光電性能、光學(xué)透明性、高載流子濃度、氣敏特性、光催化性能以及化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，Sn02在自旋電子器件、光電探測器、透明導(dǎo)電薄膜、太陽能電池、

2、鋰電池、氣敏傳感器以及光催化劑等領(lǐng)域有著獨特的應(yīng)用前景。為此，基于Sn02的一些熱點問題我們根據(jù)現(xiàn)有的實驗條件和已具備的研究基礎(chǔ)圍繞Sn02基納米結(jié)構(gòu)對其磁、光性質(zhì)及其應(yīng)用進(jìn)行了研究。其一，目前，過渡金屬摻雜的Sn02基稀磁半導(dǎo)體中室溫鐵磁性的重復(fù)性和穩(wěn)定性較差，其磁性根源逐漸受到質(zhì)疑。我們對鉆摻雜的Sn02基稀磁半導(dǎo)體的磁、光性質(zhì)及其磁性起源進(jìn)行了研究。其二，基于Sn02量子點(Sn02QDs)的紫外光吸收和直接躍遷禁阻等特性，我們對

3、其在紫外防護(hù)器件和紫外光催化等方面的應(yīng)用進(jìn)行了研究，并對Sn02一石墨烯納米復(fù)合物的可見光催化能力進(jìn)行了拓展研究。具體內(nèi)容如下：1通過共沉淀法來制備純的Sn02與鈷(Co)摻雜的Sn02納米顆粒，其中co的摻雜濃度分別為1、3、5、7和10％。通過x射線衍射儀(XRD)、場發(fā)射掃描電鏡(FESEM)與能譜儀(EDS)分別來分析晶體結(jié)構(gòu)和形貌并排除在納米晶體中雜質(zhì)元素存在的可能性。采用吸收光譜和光致發(fā)光光譜(PL譜)來證實Co元素在Sn0

4、2中完成了對sn替位，而不是形成Co金屬團(tuán)簇或其它氧化物。我們發(fā)現(xiàn)隨Co摻雜量的增加，樣品帶隙逐漸變窄，發(fā)莊申棟Sn02基納米結(jié)構(gòu)中的磁、光性質(zhì)及其應(yīng)甩性能可歸因于超精細(xì)、單分散的QDs具有的大比表面積和高結(jié)晶度以及PEGME表面修飾劑良好的親水性以及高電導(dǎo)率的協(xié)同作用。值得注意的是，這種PEGME修飾的Sn02QDs具有的出色的光催化性能和穩(wěn)定的可循環(huán)利用性，這使它有望被直接應(yīng)用于環(huán)境凈化領(lǐng)域。另外，這種制備穩(wěn)定、單分散QDs的方法可

5、以為解決類似小尺寸納米顆粒的團(tuán)聚問題并拓展其應(yīng)用領(lǐng)域提供參考。4石墨烯一半導(dǎo)體催化劑的可見光催化性能最近得到證實。然而，光生載流子的轉(zhuǎn)移路徑，尤其是石墨烯在其中所起到的作用仍然存在爭議。我們制備出一種石墨烯(Graphene)一Sn02氣溶膠復(fù)合物，在解決QDs團(tuán)聚問題的同時，它與純Sn02QDs、P25Ti02、純Graphene氣溶膠相比，展現(xiàn)出更強(qiáng)的染料吸附能力和更高的可見光催化效率。我們考查了該復(fù)合徹可見光驅(qū)動光催化性能的起源，