ZnO基復(fù)合材料的改性研究.pdf

1、氧化鋅(ZnO)作為一種具有優(yōu)良光電特性的Ⅱ-Ⅵ族寬禁帶半導(dǎo)體材料，它的禁帶寬度為3.37eV，激子束縛能為60meV，在光、電學(xué)和磁學(xué)等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。第一、ZnO激子束縛能遠(yuǎn)高于室溫?zé)崮?26meV)，室溫下激子發(fā)射性能好，在紫外激光器應(yīng)用方面有良好的應(yīng)用前景。第二、ZnO基稀磁半導(dǎo)體材料，可能具有高于室溫的居里溫度(Tc)，有希望成為新一代信息處理和存儲領(lǐng)域的重要材料。第三、ZnO具有出色的光催化活性，作為一種光催化材料，

2、可以用于降解有機(jī)染料和污水治理。由于ZnO的這些優(yōu)異的性質(zhì)，使其具有廣泛的用途和良好的潛在應(yīng)用前景。圍繞著這些背景開展了以下工作。
　　(1)氧化鎂包裹氧化鋅由兩步水熱法合成。本文對純氧化鋅和氧化鎂包裹的氧化鋅的發(fā)光激發(fā)依賴性進(jìn)行了研究。發(fā)現(xiàn)氧化鎂包裹后改變了樣品的表面缺陷態(tài)，明顯減弱了綠光強(qiáng)度，且紫外光強(qiáng)度顯著提高。此外，發(fā)現(xiàn)了紫光和紫外光隨著激發(fā)波長增強(qiáng)發(fā)光強(qiáng)度一致增強(qiáng)，而藍(lán)光和綠光發(fā)光強(qiáng)度很可能已經(jīng)處于飽和狀態(tài)，與激發(fā)波長無

3、明顯依賴關(guān)系。這一現(xiàn)象可以用躍遷機(jī)制來解釋，這表明激發(fā)調(diào)控也可以用來進(jìn)一步提高紫外發(fā)射效率。
　　(2)本文通過一種簡單的溶膠凝膠法合成了不同銅濃度摻雜的氧化鋅納米顆粒(Zn1-xCuxO，x=0.0-3.5％)，并詳細(xì)研究了其相關(guān)的光學(xué)和磁性能。采用X射線衍射、紫外可見近紅外分光光度計(jì)和光致發(fā)光譜來證明銅離子進(jìn)入氧化鋅品格結(jié)構(gòu)中，且當(dāng)銅濃度小于2％時始終沒有形成雜質(zhì)相，保持六角纖鋅礦結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步分析時發(fā)現(xiàn)替位性的銅摻雜導(dǎo)致了能帶

4、隙的降低，而且出現(xiàn)了結(jié)構(gòu)性的綠光發(fā)射。磁性測量表明銅摻雜濃度小于1％時增強(qiáng)了樣品的鐵磁性，但是銅摻雜濃度增高時由于相鄰的銅離子間形成了反鐵磁耦合使鐵磁性有一個大的減弱。
　　(3)使用一種簡單的兩步水熱合成方法制備了ZnO包裹的Fe3O4納米顆粒。在包裹ZnO時通過使用不同的溶劑，獲得了不同形貌的ZnO和Fe3O4結(jié)合方式。使用了透射電鏡(TEM)、X射線衍射儀(XRD)和振動樣品磁強(qiáng)計(jì)(VSM)分別對樣品的形貌、品格結(jié)構(gòu)和磁性進(jìn)