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《上海师范大学》 2005年
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纳米硫化锌发光材料的制备与发光性能研究

毛丽红  
【摘要】:本论文主要涉及ZnS 纳米发光材料的制备及其荧光性能的研究。采用水热法和低温固相法制备ZnS 纳米荧光材料,结合XRD、TEM、SEM、UV-Vis、PL 等测试表征手段对纳米荧光粉的物相、结构、形貌以及光谱性能进行了表征与分析,并与沉淀法、高温固相法进行比较。 水热法所制得的ZnS:Mn 纳米发光材料具有结晶好、粒径小、单分散等优点。由SEM、PL 等观察到表面活性剂的浓度对粒子的形貌和粒径有着很大的影响,同时也导致发光强度不同。随着表面活性剂(C_(16)TAB)浓度的增加,表面活性剂所形成得胶束的数目越来越多,胶束的半径越来越小,所以ZnS 粒径逐渐变小,最终由微米级变为纳米级。由放大的SEM 图和XRD 图表明硫化锌微米球也是由许多纳米球均匀聚集而成,但聚集后的微米球如此的均匀比较罕见。同时,随着表面活性剂浓度的增大,粒子的分散性也越来越好。这是由于表面活性及浓度增大后,ZnS 微粒聚集的空间位阻作用增大所致。当表面活性剂增加到一定程度时,粒径和分散程度的变化不再明显。因为表面活性剂存在一个稳定的范围。水热法ZnS:Mn 纳米发光材料激发峰明显蓝移并发生了分裂现象,发射峰发生了红移现象。引起激发光谱分裂的原因可能是晶体中微量杂质可以在硫化锌中产生新的能级而导致光谱分裂;粒径减小使硫化锌纳米晶中电子-空穴对变成分立的能级等。ZnS:Mn 的发光主要是Mn~(2+)的~4T_1-~6A_1跃迁的结果。其特征发光峰位置一般在585nm 左右。由于纳米微晶中量子限域效应的增强,导致了Mn, ZnS 的sp 轨道与掺杂过渡金属的d 轨道杂化效应增强。根据过渡金属离子Tanabe-Sugano 晶场理论,Mn~(2+)第一激发态~4T_1 能量随着晶场强度增加而下降,而Mn~(2+)基态~6A_1 基本不随晶场的变化而变化。因而~4T_1 和~6A_1 间隙减少,造成了发射红移。 本实验还采用了低温固相法合成纳米ZnS:Mn 和ZnS:Cu 发光材料。利用金属醋酸盐和硫化钠在玛瑙研钵中经过研磨而促使反应进行,发生复杂的物理化学变化,其理化性能也发生相应的改变,在低温下即可以制备出较强荧光的纳米材料。与传统的高温固相法相比具有产率高,操作简单,绿色环保等显著优点,由于低温且不需要氮气保护,大大简化了合成工艺条件,节约了能源也具有安全环保的优点。荧光光谱表明:由于量子尺寸效应,纳米材料的激发峰和发射峰与体材料明显不同。研究证明低温固相法确实使锰离子进入硫化锌晶格,形成发光中心;所制的样品具有粒径小,分散好等优点;热处理过程中,温度过高容易使硫化物氧化成为氧化物而降低荧光强度;同时,荧光光谱测
【学位授予单位】:上海师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:TQ422

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【引证文献】
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