纳米硫化锌的研究进展.ppt

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1、纳米硫化锌的研究进展报告人:霍海玲报告日期:2013.6.8一、纳米ZnS的特点硫化锌作为一类直接宽带隙半导体材料,在国防军工、电子工业、化学化工等诸多领域都有着极为重要的应用。纳米硫化锌的光学性能、电学性能、红外性能和着色性能则更加优异,在光致发光、电致发光、磷光体、红外窗口材料、光电催化、传感器等方面显示出巨大的应用潜力。二、纳米硫化锌的合成双击添加标题文字固相法液相法23气相法11固相法固相法是指用合适的锌盐和硫化物研细后直接混合,在研磨等机械作用下发生固相化学反应,进而制得硫化锌的方法。该方法的突出特点是操作方便,合成工艺

2、简单,转化率高,粒径均匀,且粒度可控,污染少,可避免或减少液相中易出现的硬团聚现象,以及由中间步骤和高温反应引起的粒子团聚现象。2液相法液相法主要有微乳法(或反胶束法)、乳状液法、水热合成法、均匀沉淀法、溶胶-凝胶法等,液相法生成的纳米颗粒具有粒径细小、化学组成和粒径大小易于控制等特点。均相沉淀法均相沉淀法是利用某一化学反应使溶液中的构晶离子由溶液中缓慢均匀地产生出来的方法。这种方法避免了直接添加沉淀剂而产生的体系局部溶度不均匀现象,使过饱和度维持在适当范围内,制得粒度均匀的纳米粉体。实验采用硫代乙酰胺(TAA)作为硫源,TAA水

3、溶液在酸性和一定温度下水解,均匀地释放出H2S,硫酸锌作锌源合成出平均粒径40-50nm的纳米ZnS。水热法水热法是指在高压釜中,采用水溶液或有机溶剂作为反应体系,通过将反应体系加热到临界温度,在反应体系中产生高压环境而进行无机合成与材料制备的一种有效方法。实验在密闭高压釜中加入硫代硫酸钠和涂有锌的箔片,采用乙醇胺为溶剂,在150℃条件下反应15h,经洗涤干燥后可得ZnS纳米链球。乳液法乳液法是指两种互不相溶的液体,在一定量的乳化剂存在下,一相(如水)以微液滴状形式分散在另一相(如油)中所形成的体系。实验以正庚烷为油相,ZnCl2

4、和硫代乙酰胺水溶液为水相,以山梨糖醇酐脂酸、聚氧乙烯山梨糖醇脂肪酸酯为复合型表面活性剂,采用乳液法制备了10-30nm纳米ZnS。高分子模板法高分子模板法是指以高分子聚合物为模板控制材料成核、长大和形状,制得纳米材料的方法,该方法的特点可以合成更多特殊形态的纳米粒子。实验以3.5代端酯基PAMAM树形分子(G3.5-COOCH3)为模板,用氯化锌、硫代乙酰胺在低温下成功制备了纳米硫化锌空心球,空心球的直径大都在80-100nm范围,壳层的厚度约为20-30nm。溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是采用金属有机化合物为前驱体,经过化合或水解、

5、缩聚而成溶胶、凝胶,再经干燥、研磨形成粉体的方法。该方法具有产品纯度高,均匀性好等优点。实验用叔丁醇锌溶于甲苯作为前驱体,在室温下通入H2S,得到淡黄色的凝胶,加热干燥制备出纳米ZnS粉体。反相胶束法油包水微乳液中反相胶束的微液滴是一种特殊的纳米空间。该体系热力学稳定,适当条件下具有保持稳定尺寸的能力,即自组装特性。以此为反应场,进行各种特定的反应,可以制得纳米级粒子。实验用硫化钠溶液和硝酸锌溶液分别加入适量的GSG并加入油相正己/庚烷,在磁力搅拌下再加入一定量助表面活性剂正丁醇形成均匀透明的反胶团溶液,将两种反胶团溶液混合搅拌,

6、经过洗涤干燥得到纳米ZnS粉体。3气相法气相聚集或气相沉积法是制备纳米颗粒的一种常用方法。该方法是在低压He、Ar等惰性气氛中加热蒸发所需原料,蒸发的原子或分子在惰性气体原子碰撞等作用下失去动能,进而聚集成一定尺寸的纳米晶粒。实验在Ar气流中利用磁电管溅射制得ZnS纳米晶薄膜,膜厚为10-40nm。三、纳米ZnS表征方法(以超重力反应结晶法为例)1XRD分析衍射角2θ=19.7°表征了产物表面有机修饰物的存在;2θ角为28.2°、47.7°、57.0°处分别为闪锌矿β-ZnS的(111)、(220)和(311)面的衍射角。因此认为

7、超重力反应结晶法制备的纳米硫化锌具有明显的体立方相结构。2TEM分析从电镜照片分析可知,产品粒子成球形,分散性较好,团聚现象不明显。在几张不同区域摄取的电镜照片中选出约200个有代表性的粒子测量粒径,通过计算可知该样品平均粒径为42nm。3XPS分析右图是在MgKαX射线激发条件下测得的硫化锌样品的S(2p)和Zn(2p)的XPS光谱,以脂肪酸中C(1s)作为标准进行荷电校正。(a)表明S(2p)的电子结合能为162.6eV,(b)表明Zn的2p3/2和2p1/2的电子结合能分别是1021.4和1044.6eV。与文献值基本一致。

8、4UV-Vis分析右图为纳米硫化锌粉末样品的紫外吸收谱图。由右图可知,硫化锌在200~340nm波长范围内对紫外光有较强吸收。ZnS粉末的禁带宽度与文献报道基本一致5IR分析样品在420~460cm-1无对应于Zn-O拉伸振动峰,说明样品稳定性好,

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