水热法合成ZnS基纳米发光材料

论文摘要

本文采用水热法,以多磷酸钠为分散剂,填充度为75%,在乙酸锌和硫化钠前驱物中掺入一定量的乙酸锰或硫酸铜,在一定浓度的表面修饰剂条件下,反应温度120℃、150℃、180℃、恒温14小时、合成了高质量的掺杂Mn、Cu离子的ZnS纳米发光材料。对其反应机理进行了推测,探讨了表面修饰剂浓度、反应温度、掺杂浓度、溶液的pH值对产物的影响。研究发现,以十六烷基三甲基溴化铵为表面活性剂,在反应温度180℃,合成了ZnS:Mn的纳米荧光粉,随着表面活性剂掺入量的增加,发光亮度增加,粒径减小,当C19H42BrN:Zn=1/5时,发光亮度达到最大,得到粒径呈球形,颗粒分散均匀,平均粒度为50nm的ZnS：Mn纳米发光粉体,且ZnS:Mn纳米粒子的荧光发射峰红移,表现为明显的量子尺寸效应。但发光亮度不会随着表面活性剂一直增大,继续增加亮度下降。通过调节掺杂Mn, Cu离子的浓度,合成了颜色变化的ZnS:Mn, Cu的纳米发光材料。同时通过调节表面活性剂的浓度、反应温度、pH值、Cu离子的掺杂浓度合成了ZnS:Cu纳米荧光粉,找到了最佳反应条件：反应温度150℃,表面活性剂与锌离子的质量的比是1／5,pH=6,Cu离子的掺杂浓度0.2%。水热条件下合成的ZnS基纳米荧光粉,具有较好的发光亮度和分散性。研究了不同反应条件对样品的影响,实验发现在溶液中引入一定比例的表面活性剂,可以提高样品的发光亮度和调整其形貌,该工艺在一定程度上改善了材料的稳定性能,为制备高质量的纳米发光材料有一定的参考价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 纳米材料概述
• 1.3 纳米材料的基本性能
• 1.3.1 量子尺寸效应
• 1.3.2 表面效应
• 1.3.3 宏观量子隧道效应
• 1.3.4 介电限域效应
• 1.3.5 量子限域效应
• 1.4 纳米材料特殊的光电学性质
• 1.4.1 红移和蓝移现象
• 1.4.2 宽频带强吸收
• 1.4.3 特殊的电学性质
• 1.5 纳米粒子的合成方法
• 1.6 纳米微粒表面修饰
• 1.7 课题的提出与创新点
• 1.7.1 课题的提出
• 1.7.2 创新点
• 第2章 实验原理与实验方法
• 2.1 引言
• 2.1.1 水热法制备工艺的主要特点
• 2.1.2 水热反应介质
• 2.1.3 水热反应中的压力
• 2.1.4 本实验所用药品与设备
• 2.2 材料表征
• 2.2.1 实验结果表征
• 第3章 纳米ZnS的制备与表征
• 3.1 引言
• 3.2 水热法以十六烷基三甲基溴化氨为表面修饰剂制备ZnS纳米发光粉
• 3.2.1 样品制备
• 3.2.2 实验分析
• 3.2.2.1 激发光谱和发射光谱分析
• 3.2.2.2 XRD图谱分析
• 3.2.2.3 TEM图分析
• 3.3 水热法以尿素为表面修饰剂制备ZnS纳米发光粉
• 3.3.1 样品制备
• 3.3.2 实验结果分析
• 3.3.2.1 XRD图谱分析图
• 3.3.2.2 TEM分析
• 3.3.2.3 激发光谱和发射光谱分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 ZnS:Mn纳米发光材料的制备与表征
• 4.1 引言
• 19H₄₂BrN对ZnS:Mn纳米发光材料发光特性的影响'>4.2 C₁₉H₄₂BrN对ZnS:Mn纳米发光材料发光特性的影响
• 4.2.1 样品制备
• 4.2.2 样品表征
• 4.2.3 ZnS:Mn样品的形貌及亮度分析
• 4.3 ZnS:Mn,Cu的发光特性研究
• 4.3.1 样品制备
• 4.3.1.1 ZnS:Mn,Cu的发光亮度及粒径分析
• 4.4 本章小结
• 第5章 ZnS:Cu纳米粉体的制备与表征
• 5.1 引言
• 19H₄₂BrN对ZnS:Cu纳米粒子的发光特性的影响'>5.2 C₁₉H₄₂BrN对ZnS:Cu纳米粒子的发光特性的影响
• 5.2.2 样品制备
• 5.2.3 样品分析与讨论
• 2+对ZnS:Cu纳米发光材料发光特性的影响'>5.3 Cu²⁺对ZnS:Cu纳米发光材料发光特性的影响
• 5.3.1 样品制备
• 5.3.2 样品分析与讨论
• 5.4 温度对ZnS:Cu纳米发光材料发光特性的影响
• 5.4.1 样品制备
• 5.4.2 样品分析与讨论
• 5.5 pH值对ZnS:Cu纳米发光材料发光特性的影响
• 5.5.1 样品制备
• 5.5.2 样品分析与讨论
• 5.6 结论
• 结束语
• 参考文献
• 致谢
• 附录