幾種化合物微-納米結(jié)構(gòu)的形貌可控合成與表征及其光學(xué)性能研究.pdf

1、微/納米材料的性質(zhì)受其尺寸和形貌的影響，微/納材料的可控合成是近年來的一個(gè)熱點(diǎn)研究領(lǐng)域。由于具有4f電子，稀土材料呈現(xiàn)出獨(dú)特的光學(xué)、電學(xué)和磁學(xué)性能，得到了廣泛的研究和應(yīng)用。氧化鋅和硫化鎘作為應(yīng)用廣泛的寬帶隙半導(dǎo)體，對(duì)其研究一直備受關(guān)注。為此，本文擬選取幾種重要的稀土化合物、氧化鋅和硫化鎘為研究對(duì)象，探討其微/納米結(jié)構(gòu)的可控合成，并對(duì)其性質(zhì)進(jìn)行研究。本論文采用水熱、溶劑熱和微波等合成方法，在不同形貌修飾劑的輔助下，分別制備出花狀的La20

2、3，海膽狀和花狀的La(OH)3和La203，蘋果狀的LaC030H，束狀的ZnO和多種新穎結(jié)構(gòu)的CdS。用X.射線衍射(XRD)，掃描電鏡(SEM)，透射電鏡(TEM)，X-射線能譜(EDS)，紅外光譜(FITR)，熱重-差熱分析(TG-DTA)和熒光光譜(PL)等對(duì)制備的樣品進(jìn)行表征。對(duì)所合成產(chǎn)物的形成機(jī)理及其光學(xué)性能進(jìn)行了初步分析和討論。主要內(nèi)容如下：
　　 (1)花狀La203的溶劑熱合成和表征以LaC13"nI-120

3、和C6H6N4為起始原料，在四丁基溴化銨(TEAB)的輔助下，通過一個(gè)簡單的溶劑熱合成過程，制備出了花狀的氧化鑭前驅(qū)體。并對(duì)制備的樣品進(jìn)行一系列的表征。SEM表明這些花的直徑為5-7μm和單個(gè)微米花由數(shù)十厚度約為100nm的薄片組成。另外，我們對(duì)氧化鑭前驅(qū)體花狀結(jié)構(gòu)可能的形成機(jī)理進(jìn)行了初步探討。隨后，在800℃下處理前驅(qū)體4h后，得到與前驅(qū)體形貌相似的多孔花狀La203，其比表面積為9.98 m2/g。同時(shí)，制備了3％Eu3+摻雜的花狀

4、La203:Eu3+發(fā)光體，結(jié)果表明花狀La203:Eu3+在267 nm紫外光激發(fā)下顯示出很強(qiáng)的紅光發(fā)光性能，其對(duì)應(yīng)Eu3+的5Do-7F2(625nm)躍遷。
　　 (2)海膽狀和花狀La(OH)3的微波合成和表征本文利用簡單、快速和節(jié)能的微波法制備了海膽狀和花狀的La(OH)3，對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行了一系列的表征。海膽狀和花狀的La(OH)3的直徑分別為3μm和6μm。SEM結(jié)果表明海膽狀La(OH)3由數(shù)十根直徑約為300nm和長

5、度約為500nm的納米棒組成；花狀La(OH)3由數(shù)十厚度約為100nm花瓣組裝而成。對(duì)兩種La(OH)3可能的形成機(jī)理進(jìn)行了初步探討，我們認(rèn)為海膽狀產(chǎn)物經(jīng)由了一條非傳統(tǒng)的結(jié)晶路線，即介觀晶化路線，而花狀產(chǎn)物則由傳統(tǒng)的Ostawald晶化路線得到。通過一個(gè)相同的合成過程，5％ Eu3+摻雜的海膽狀和花狀的La203:Eu3+發(fā)光體被制備。PL結(jié)果表明海膽狀的La203:Eu3+比花狀La203:Eu3+有更強(qiáng)的發(fā)光性能。
　　

6、(3)生物分子輔助蘋果狀LaC030H的水熱合成和表征本文在生物分子明膠的輔助下，利用簡單的水熱合成方法制備出蘋果狀的LaC030H。對(duì)所得樣品用XRD、SEM和HRTEM進(jìn)行了表征，結(jié)果表明蘋果狀LaC030H的晶相隨反應(yīng)時(shí)間的延長由斜方晶逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榱骄唷EM表明這些蘋果狀LaC030H的直徑約為3μm和單個(gè)蘋果狀LaC030H由大量的納米棒交織組裝而成，納米棒的直徑約為6nm、長度約為40 nm。考察了不同反應(yīng)因素對(duì)對(duì)合成的影

7、響，結(jié)果表明明膠的用量對(duì)產(chǎn)物的晶相結(jié)構(gòu)和形貌有明顯的影響。初步探討了蘋果狀LaC030H的形成機(jī)理。熒光測試結(jié)果表明蘋果狀LaC030H在365 nm紫外光激發(fā)下在444 nm處有較強(qiáng)的發(fā)光，有趣的是La(OH)C03: Tb3+在277nm紫外光激發(fā)下發(fā)射白光，從而可能帶來La(OH)C03新的用途。在相同反應(yīng)體系中，我們用其它稀土離子進(jìn)行了對(duì)比實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明輕稀土元素可以生成斜方相堿式碳酸鹽，而重稀土元素則不能生成相應(yīng)的堿式碳酸鹽。

8、
　　 (4)ZnO微/納米結(jié)構(gòu)的可控合成和表征在鉬酸銨的輔助下，通過簡單的水熱合成路線制備了ZnO納米束、微米棒、花、納米紡錘體和納米六方片。用不同的表征手段對(duì)樣品進(jìn)行結(jié)構(gòu)和形貌表征。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明鉬酸銨用量對(duì)ZnO的形貌有著重要的影響。對(duì)不同結(jié)構(gòu)ZnO可能的形成機(jī)理進(jìn)行了探討。并對(duì)其光學(xué)性能進(jìn)行了研究，PL結(jié)果表明ZnO的形貌對(duì)其發(fā)光性能有重要的影響。
　　 (5)CdS微米結(jié)構(gòu)的混合溶劑熱合成和表征在草酸的輔助下，利