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氧化锌纳米材料的微结构调控及特性研究秒速赛车投注
浏览: 发布日期:2018-05-14

  在具体的实验中,通过实际分析并调控各种反应条件,物质的配比,得到了形态完美、结晶完善、尺寸均一的杆状纳米ZnO.荧光测试表明纳米ZnO杆具有优异的光学性能,经过紫外光激发后,在室温下可以在385nm处发出很强的激子荧光,其半峰宽仅有20nm.与常规的ZnO和以其它多种制备手段得到的纳米ZnO相比,在黄绿光区域较强的宽频荧光在本文所制备的纳米ZnO杆中则非常弱,成为一个非常显著的特性.另外对所制备的杆状纳米ZnO在4—273K的温度区间选取不同的温度点进行了荧光测试,得到了激子荧光峰随温度变化的规律和其它一些新的光学现象,针对这些规律和新的现象尝试着对其进行了定性的机理分析.

  本文的研究内容主要是关于ZnO纳米杆状材料和颗粒状材料的制备、杆状材料的生长机理研究及其光学性能和其它一些性能的测试与理论分析.

  结构的稳定也是评价纳米材料性能的一项重要指标,其在极端条件下的结构变化也是许多领域的科研目标.本文就纳米ZnO颗粒在高压环境中的相变进行了实验研究.为了对比,制备了同簇的纳米ZnS颗粒进行了相同的实验研究.与体相的晶体ZnO相比,纳米尺寸的ZnO开始相变的压力较高(两种纳米尺寸的样品约:13~14Gpa;体相样品:10Gpa),表现为不可逆相变.与体相的ZnS晶体相比,纳米ZnS的开始相变压力较高(两种尺寸的样品约:15~16Gpa;体相样品:13Gpa),表现为可逆相变.

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  在本文的实验中,通过对传统的微乳液法进行了部分改进后,成为本文大部分材料制备实验的基础,并得到了一系列的优异结果.

  多种实验事实和潜在的实验现象表明,改进的微乳液法是一种可以普遍应用的方法.通过这种方法不仅可以制备出不同材料的杆状产物,而且通过改变表面活性剂和溶剂的种类,在条件适宜的情况下也可以得到一维的ZnO.本文就这一思路在不同的体系中进行了验证实验,以便了解其在实际中的可行性.在TOPO—二甲苯的反应体系中,通过改变TOPO的用量,得到了由球形颗粒到杆状ZnO的一系列结果,并证明了这种方法的可行性.

  采用改进的微乳液法不仅可以得到杆状纳米ZnO,也可以得到其它品种材料的杆状样品.本文设计了与制备纳米ZnO相似的实验,得到了杆状的ZnC〓O〓·2H〓O晶体,平均长度达15μm,表观直径为200~300nm.对生成的杆状ZnC〓O〓·2H〓O晶体在25~1280℃进行热分析后发现在180℃和427℃出现两个非常明显的相变峰.经过实验检测和理论分析后证实在180℃时,ZnC〓O〓·2H〓O晶体脱去晶格中的两分子水生成ZnC〓O〓.温度为427℃时,ZnC〓O〓晶体进一步分解放出CO和CO〓得到ZnO,ZnO的形态是颗粒状,直径约为50~60nm.

  本文设计了一系列实验对杆状纳米ZnO的形成机理进行了推测.实验证明在所采用的微乳液体系中生成了非晶态的Zn(OH)〓,并证明它是生成杆状纳米ZnO的前趋物.从逐渐延长回流时间的样品所对应的SEM照片中,可以推断非晶态的Zn(OH)〓在回流的过程中缓慢分解,ZnO晶体也同步缓慢地生长,经过至少5小时的回流才能得到较好的结果.

  本文则从机理上详细地分析了微乳液形成的过程,认为反应物质可以通过固态的形式存在于原来的水核内,同样可以进行期望的反应.从理论上论述少量水的参与对于形成棒状的反应场所更为有利,棒状的反应场所成为制备一维纳米ZnO材料的必要条件.

  在本文对纳米ZnO晶体的研究过程中,以现有的理论研究手段为基础,结合纳米技术的研究方法,得到了制备杆状纳米ZnO的优异方法.这种制备手段以条件温和、有效、爱彩秒速赛车高产率为特征.在文中以具体的实验证实这种方法在制备其它杆状纳米材料中的适用性,减小了制备一维纳米材料的难度,丰富了现有的纳米材料的制备技术.得到的ZnO纳米杆状材料由于尺寸均匀,结晶完善,将在纳米器件的应用中展现其重要的地位,而其优异的荧光性能也将在光学领域中发挥其更为实用的价值.

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