盐类半导体纳米粒子与纳米薄膜的制备及其发光性能研究

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1、摘要摘要低维纳米材料是多学科研究的前沿和热点，由于这类材料在微电子、光电能量转换、图像技术、传感器、薄膜覆盖和环境治理等方面的广阔应用前景而备受关注。薄膜材料具有较其粉体材料更优异的光、电、磁和催化性能，纳米薄膜则以其更加突出的性能而激发了人们的研究兴趣。本文将二者结合起来，开展了低维纳米材料的合成、结构、性能和机理研究，并在胶束模板诱导合成，纳米薄膜的制备、形貌、结构和发光性能等方面取得了重要进展，尤其是发现了纳米复合薄膜的荧光增强／减弱转换效应，为光电转换器件打下了基础，具有重要的科学价值和实际意义。本文探讨用反相胶束法合成低维纳米硫化物，得

2、到了直径160nm～240am的Sb2S3准纳米圆球和纵横比高达90左右的HgS纳米线，这既为纳米润滑科学和纳米半导体器件提供了重要的基本材料，又为下一步钨酸盐纳米粒子和薄膜的制备提供了简便的方法。在纳米硫化物研究的基础上，对IIA族金属钨酸盐纳米粒子的反相胶束合成方法进行了探索，合成出了粒径约100nln的CaW04和SrW04纳米粒子、平均直径约100nn'l，长度最大可达几个微米的BaW04纳米棒。并对产物的形貌、结构和光学性能进行了分析表征。荧光分析结果表明，当采用290nll'l激发时，CaW04、SrW04和BaW04纳米粒子的发射峰

3、位置分别位于338、350和334nnl，相对于体相材料分别蓝移了82、70和86nin，显示出纳米材料特有的量子尺寸效应。以自制的CaW04、SrW04纳米粒子和BaW04纳米棒为涂膜材料，结合热分解法和浸渍一提拉技术，成功制备出IIA族金属钨酸盐纳米薄膜。首次将胶棉液作为分散剂和成膜剂，大大改善了成膜质量。文中对产物的表面形貌、结构进行了研究，并且对其红外、荧光光谱进行了表征。荧光分析结果表明，当采用290nm激发时，CaW04、SrW04和BaW04纳米薄膜的发射峰位置分别位于409、392和390nm，分别相对于纳米粒子红移了71、42和

4、56nlTl。另外，还探讨了薄膜形貌与发光性能的关系。为了对上面制备的CaW04、SrW04和BaW04纳米薄膜的发光进行控制，本文以Ti02为掺杂剂，首次制备出了具有荧光增强／减弱转换效应的AW04(A--Ca，摘要Sr,Ba)．Ti02纳米复合薄膜。通过对它们的形貌、结构、光学性质和转换机制进行研究后发现，Ti02添加量与荧光强度的关系符合下面的Gaussian分布曲线：彳一2(x-x。_)2Y=Yo+(÷)·g’”。根据所建立的Gaussian方程，AW04(A=Ca，Sr,Ba)，w√％Ti02纳米复合薄膜最大发光强度所对应的Ti02理论

5、添加量分别为4．37％，3．93％和3．85％，且与阳离子(Ca2+，Sr2+，Sa2+)的离子势呈正相关。另外，为了论证Ti02对钨酸盐纳米薄膜荧光增强／减弱转换效应的普适性，本文还以Ti02为掺杂剂制备出了CdW04．Ti02纳米复合薄膜，考察了Ti02的引入对CdW04纳米薄膜发光性能的影响。研究发现，纳米Ti02掺杂CdW04纳米薄膜亦可达到荧光增强／减弱转换效果。由此可见，该方法完全可拓展到其它钨酸盐薄膜体系。关键词：反相胶束，金属硫化合物，金属钨酸盐，纳米材料，纳米复合薄膜，胶棉成膜剂，荧光增／减转换IIAbstractABSTRAC

6、TThelow-dimensionalnanomaterialsareintheforwardpositionofresearchesandanissueofgeneralinterestofmulti—disciplines．Nanomaterialshavepotentialapplicationintheareasofmicroelectronics，photovoltaicandenergyconversion，imaginganddisplaytechnologies，sensingdevice，thinfilmcoating，ande

7、nvironmentalremediation，andresearcherspaymuchattentiontothem．Thethinfilmmaterialshavemoresuperiorphotoelectrical，magneticandcatalyticpropertiesthantheirpowdermaterials．Thatnanofilmshavemoreprominentpropertiescausepeopletoresearchthem．Inthiswork，synthesis，．structure，properties

8、andmechanismoflow-dimensionnanomaterialsarestudied．Inducementsynthes