ZnS：Mn-TiO-,2-的制備及其性能研究.pdf

1、ZnS是具有最大直接帶隙的II-VI族半導(dǎo)體化合物,室溫下其禁帶寬度為3.66eV,具有熱紅外透明性、熒光、磷光、和在可見光及紅外范圍的分散度低等新穎的光電物理特性,廣泛應(yīng)用于化工、陶瓷、光催化等領(lǐng)域,特別是在制作電致發(fā)光材料領(lǐng)域,如平板顯示、陰極射線管、傳感器、納米激光材料、光電識別標(biāo)志等方面。因此以硫化鋅為基質(zhì)的發(fā)光材料研究受到人們的廣泛重視。但是在空氣氧、水汽及電場等外界環(huán)境的影響下,硫化鋅熒光粉容易受潮,被氧化及分解,從而大大降

2、低其應(yīng)用性能。為了能夠克服上述缺點,最為有效的辦法就是在熒光粉表面包覆一層不溶于水的包覆膜。本文通過掃描電鏡(SEM)、透射電鏡(TEM)、X射線粉末衍射儀(XRD)、X射線能譜儀(EDS)、紫外可見分光光度計(UV-Vis)和熒光分光光度計(PL)對熒光粉的結(jié)構(gòu)和光學(xué)性能進(jìn)行表征,并探討制備硫化鋅熒光粉及其包覆的工藝條件。研究內(nèi)容如下：
　　 ⑴采用水(溶劑)熱法制備錳摻雜硫化鋅熒光粉,討論鋅硫摩爾比、水/乙二胺體積比、Mn離

3、子摻雜濃度、溫度、填充度和時間因素對其晶型、粒徑和發(fā)光性能的影響,其中鋅硫摩爾比、水/乙二胺體積比和溫度對其晶型和粒徑影響顯著。在考察范圍內(nèi),只有鋅硫摩爾比大于等于1、水/乙二胺體積比小于0.5,得到的才是立方晶系純閃鋅礦相,且隨著鋅硫摩爾比的增大,粒徑隨之減小；達(dá)到一定溫度時結(jié)晶才完全；Mn離子摻雜濃度、填充度和時間對樣品的晶型和結(jié)晶度影響不明顯。不同條件制備的熒光粉PL圖中均存在350nm附近的激發(fā)峰和500nm、585nm附近的發(fā)

4、射峰,其中500nm附近的峰可歸屬于晶體中S空位引起的自激活缺陷發(fā)光。而585nm附近的峰則為Mn2+從4T1到6A1的躍遷峰。通過正交實驗得出最佳制備工藝條件為:鋅硫摩爾比為2:1,水/乙二胺體積比為2:1,錳摻雜濃度為5％,反應(yīng)溫度為180℃,填充度為70％,反應(yīng)時間為12h。
　　 ⑵利用溶膠凝膠法,在硫化鋅熒光粉表面成功包覆厚度不一的二氧化鈦薄膜,考察了反應(yīng)時間、反應(yīng)溫度以及鈦酸丁酯量對二氧化鈦包覆厚度的影響。結(jié)果表明：

5、隨著反應(yīng)時間、反應(yīng)溫度以及鈦酸丁酯量的增加,包覆薄膜厚度也隨之增加；包覆過程對熒光粉晶型及其結(jié)晶度無影響,對其發(fā)光強(qiáng)度略有降低。由單因素得出較佳包覆條件為:反應(yīng)時間為4h,反應(yīng)溫度為40℃,鈦酸丁酯量為0.1mL。
　　 ⑶通過反應(yīng)過程對包覆機(jī)理的解釋,得出結(jié)論為:溶膠凝膠法包覆硫化鋅熒光粉的機(jī)理是一個復(fù)合機(jī)理。包覆的初始階段,含Ti膠粒帶負(fù)電,通過物理吸附和靜電吸附共同作用吸附在硫化鋅熒光粉的表面,隨著溶膠凝膠過程的繼續(xù),溶膠