静电纺丝技术制备稀土离子掺杂ZNO纳米纤维与表征

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1、长春理工大学硕士学位论文静电纺丝技术制备稀土离子掺杂ZnO纳米纤维与表征姓名：刘英申请学位级别：硕士专业：应用化学指导教师：董相廷20080401摘要作为宽带隙半导体材料，zIlO具有良好的化学稳定性和热稳定性，其优异的发光特性，透明导电特性近年来得到了广泛重视。最近低维纳米氧化锌材料成为国内外研究的热点之一。本文采用溶胶．凝胶法和静电纺丝技术成功地制备出PVP／Zn(CH3COO)2和PVP／[Zn(CH3COO)2+RE(N03)3](RE=Sm，EIl’Tb，Yb／Er)复合纤维，经过高温焙烧获得了晶态单相的ZnO纳米纤维、ZnO：Sm3+纳米纤维、ZnO：

2、Eu3+纳米纤维、ZnO：Tb”纳米纤维和ZnO：yb3+／E?+纳米纤维。对工艺条件的影响进行了系统地研究，发现PVP浓度、电压、固化距离和无机盐的含量是影响复合纤维特性的主要因素，并得出最佳实验条件：PVP的最佳浓度约为18％，最佳电压为15KV-16KV，最佳固化距离为20cm，最佳无机盐含量为8％-12％。采用SEM，XRD，TG-DTA，FTIR和荧光光谱分析手段对样品进行了系统地表征。结果表明，经过对复合纤维进行热处理，得到了晶态单相的ZnO，ZnO：Sm》，ZnO：Euv，ZnO：付+和ZnO：Ⅵ，咿纳米纤维且直径分布均匀。常温下对掺杂RE”(RE3

3、+=Sm3+,Eu3+,Tb3+)的ZnO复合纳米纤维进行了荧光光谱分析，这三种纤维的荧光光谱谱峰位置与颗粒状材料基本一致。在室温下用980rim波长激光器激发zno：Yb3+mr3+双掺纳米纤维，实现了上转换发光，获得了一些有意义的新结果，为以后进一步研究ZnO发光纳米纤维的性质奠定了基础。关键词：ZnO；纳米纤维；静电纺丝技术：稀土离子ABSTRACTZincoxide(ZnO)，鹤、Ⅳidcbandgapsemiconductormaterial，hasaH洲muchattentionofscientistsduetogoodthermal，chemical

4、stability,excellentluminescenceandtransparentconductiveproperties．Recently,researchORone-dimensionalZnOnanomateriaishasbeenoneofthepopularsubjectsowingtotheiruniqueproperties，Inthisdissertation,sol·gclmethodandelectrospinningtechniqtmwcreusedtopreparationofPVP／Zn(CH3COO)2andPVP／[Zn(CH

5、3COOh+RE(N03)3】(RE=SIn，Eu,TbandYb／Er)compositemicrofibers．ZnO,ZnO：Sm3．,ZnO：Eu斟',ZnO：Tb3“andZnO：X皆{时nanofiberswereobtainedbycalcinationoftheabovecompositemicrofibers．Themorphologyoffiberswerediscussedbyadjustingalltheimportantparam鼬erssuchasconcentrationofp、也voltage，distancebetweentipa

6、ndcollectorandthemassofmetalsaltsaddedtothes01．Asaresult,theoptimumexperimentalconditionsWfffeasfollow：thePVPconcentrationWaS18wt％,thevoltagewas15KV-16KV,thedistancebetween鼬andcollectorwas20cm,themetallicsaltsconcentrationWas8wt。／p12wWo．ThesampleswerecharacterizedbySEM,XRD。TG·DTA,FTIR

7、andFluorescencesp咖ophotometer．TheresultsshowedthatZnOnanofibersandRE3+(RES+=Sm3+，E矿，T矿，Yb3+融～oped压onanofiberswereobtainedbycalcinationoftherelevantcompositemicrofibers．Atroomtemperature,thefluorescencespectraof秽CREw=SIny’，驴，憎■瓣砖ZnOnanofibersweremeasured．ItWasfoundthatthep瀚k8positionof

8、thesp