纳米铝酸锌的制备与光学性质研究

发布时间：2018-03-16 00:06

  本文选题：聚丙烯酰胺凝胶法　切入点：铝酸锌　出处：《电子科技大学》2015年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：尖晶石氧化物是一类重要的多功能材料,由于其优异的热学、力学及其光学性质,在陶瓷、催化剂及光电领域具有广泛而重要的应用。因此,致力于合成出具有良好性质的尖晶石氧化物纳米颗粒具有重要的研究意义。为了研究尖晶石ZnAl2O4纳米颗粒的物理化学性质,本论文采用聚丙烯酰胺凝胶法制备了高分散的ZnAl2O4纳米颗粒并对其物化性质进行研究,主要涉及以下几个方面:(1)改变锌铝原子比,以柠檬酸作为螯合剂制备了不同锌铝比的ZnAlO纳米颗粒,研究不同锌铝原子比对其相纯度以及发光性能的影响。研究表明:锌铝原子比为1:2时,在600℃的煅烧温度即可获得纯相的ZnAl2O4纳米颗粒;当锌铝原子比为1:1.8时,需在900℃的高温烧结才能获得纯相的ZnAl2O4纳米颗粒;而锌铝比为1:1时,即使在1000℃烧结也未能获得纯相的ZnAl2O4纳米颗粒。锌铝原子比为1:1.8和1:2时,所得纳米颗粒的颗粒尺寸随着煅烧温度的增加而增大。当样品被352 nm波长的光激发后发现,在469 nm处出现了一蓝光发射峰,且发光强度也随着煅烧温度的增加而发生变化。基于实验结果,分析了络合剂络合锌铝离子的络合机理和发光机制。(2)以柠檬酸作为络合剂,通过不同的铝源或防止凝胶塌缩剂制备了纳米铝酸锌,研究了铝源或防止凝胶塌缩剂对其相纯度和发光性能的影响。研究发现,不同的铝源或防止凝胶塌缩剂对纳米铝酸锌的相纯度、形貌、带隙以及发光性能具有明显的影响。通过硫酸铝或氯化铝作为铝源获得了纯相的铝酸锌,而通过硝酸铝作为铝源制备的样品却含有一定量的杂质。有意义的是,由于硫酸根的引入,导致在高温时出现S=O键,因此需要更高的煅烧温度才能获得高纯度的铝酸锌。基于实验结果,对制备的不同样品的发光现象进行了解释。荧光光谱表明,在352nm紫外光的照射下,通过不同铝源制备的铝酸锌样品均在469 nm处存在一发射峰;但是,以硝酸铝为铝源获得的样品,还在373~406 nm之间具有一个发射峰。(3)采用不同的络合剂制备了纳米铝酸锌,研究了络合剂对其相纯度、形貌、带隙以及发光性能的影响。研究表明,不同的络合剂对其相纯度、形貌、带隙以及发光性能也具有明显的影响。由于不同络合剂的络合能力存在差别,采用酒石酸作为络合剂时,获得了单相的ZnAl2O4纳米颗粒,其带隙值为3.93 eV。而采用草酸、水杨酸或甘氨酸作为络合剂时,未能获得单相的ZnAl2O4纳米颗粒,其带隙值分别为3.21、3.21和3.16 eV。荧光光谱表明,在波长为352 nm的光激发下,对于采用草酸、水杨酸或甘氨酸作为络合剂制备的产物,除了在469 nm处存在发射峰外,还在377~405 nm之间具有一个弱的发射峰,且发光强度也存在明显的差别。通过实验结果分析可知,由于络合剂对金属离子的络合能力不同,将这一方法应用于其它氧化物纳米颗粒的制备将具有重要的研究意义。
[Abstract]:Spinel oxide is an important kind of multifunctional materials. Because of its excellent thermal, mechanical and optical properties, spinel oxide has wide and important applications in ceramics, catalysts and optoelectronic fields. It is of great significance to study the synthesis of spinel oxide nanoparticles with good properties. In order to study the physical and chemical properties of spinel ZnAl2O4 nanoparticles, In this paper, the highly dispersed ZnAl2O4 nanoparticles were prepared by polyacrylamide gel method and their physicochemical properties were studied. ZnAlO nanoparticles with different Zn / Al ratios were prepared with citric acid as chelating agent. The effects of different Zn / Al atomic ratios on their phase purity and luminescence properties were studied. The pure phase ZnAl2O4 nanoparticles can be obtained at the calcination temperature of 600 鈩，

本文编号：1617423