碳量子点与硒化锌纳米材料的水热法制备与性能研究

发布时间：2018-01-10 09:29

本文关键词：碳量子点与硒化锌纳米材料的水热法制备与性能研究　出处：《东华大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：低维纳米材料因其在光学、电学、力学展现出的独特性能,已经引起了众多学者的极大关注。而如何实现对纳米材料形貌、尺寸的有效控制也一直是科学家们面临的重要难题。同种纳米材料因其形貌、尺寸的差异会直接展现出不同的性能,因此针对不同的纳米材料,寻求合适、易实现、可量产的合成方法一直是纳米合成技术领域的研究热点之一。水热法因其操作难度低、反应设备简单、合成条件温和、制备体系稳定等优点,已经成为一种常规纳米材料制备的手段。本课题采用水热法,改变部分反应条件,成功合成了几种不同粒径的碳量子点材料与不同形貌的Zn Se纳米结构,实现了两种材料形貌、尺寸的可控性。采用X射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱仪、透射电子显微镜(TEM)、X射线能谱仪(EDS)、扫描电镜(SEM)、场发射仪和荧光光谱仪对碳量子点及硒化锌样品进行结构表征与性能测试。主要内容包括:(1)以葡萄糖为碳源、聚乙二醇为表面修饰剂,在不同酸碱程度的反应液中水热不同时间,形成了不同粒径的碳量子点。实验中发现,表面修饰剂添加量的多少、反应时间、酸碱环境都会对碳量子点的尺寸产生较大的影响。当表面修饰剂添加量不足时,碳量子点尺寸偏大,易发生聚合;当修饰剂浓度达到临界胶束浓度时,碳量子点尺寸在2.5-3nm,可激发波段较宽,荧光性能良好;当修饰剂浓度过大时,量子点难以合成。反应时间的加长会直接引起碳量子点尺寸的增加。而在强酸强碱的环境下,合成的碳量子点尺寸适中,荧光性能稳定;相反在中性环境下,量子点尺粒径达到10nm以上,荧光性能并不理想。(2)通过改变二乙醇胺的添加量,水热合成了三种不同形貌的硒化锌纳米材料。当二乙醇胺添加量达到3ml时,大量的杂草状Zn Se纳米结构产生,平均长度4μm;当二乙醇胺为5ml时,针状Zn Se纳米结构出现,平均长度6.5μm;当二乙醇胺为7ml时,菊花状Zn Se纳米结构生成。通过XRD图谱分析,三种样品皆为立方闪锌矿结构。在场发射性能测试中,三种样品都展现出了优异的场发射性能,其中菊花状硒化锌由于其独特的形貌让其在场发射性能上达到了最好的效果,场增强因子高达4328,开启电压仅有3.4 Vμm~(-1)。研究结果表明采用水热法并改变部分反应条件,可以实现碳量子点与硒化锌纳米材料的粒径、形貌可控性,并分别在光学、场发射两方面展现出优良的性能。
[Abstract]:In this paper , the properties of carbon quantum dots and zinc selenide have been studied by means of hydrothermal method , Raman spectrometer , transmission electron microscope ( TEM ) , X - ray energy dispersive spectrometer ( EDS ) , scanning electron microscope ( SEM ) , transmission electron microscope ( TEM ) , X - ray energy dispersive spectrometer ( EDS ) , scanning electron microscope ( SEM ) , field emission instrument and fluorescence spectrometer . ( 2 ) By changing the addition amount of diethanolamine , three different morphologies of zinc selenide nano - materials were synthesized by hydrothermal synthesis . When diethanolamine was added to 3 ml , a large amount of weed - like Zn Se nanostructure was produced with an average length of 4 渭m . In the field emission performance test , three kinds of samples showed excellent field emission properties .

【学位授予单位】：东华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TB383.1

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