钇铈及铕掺杂氧化物纳米线制备及性能研究

发布时间：2020-03-29 03:48

【摘要】：用阳极氧化铝膜(AAO)的纳米阵列孔,作为制备准一维纳米材料的模板。利用负压抽滤法,使稀土盐的溶液和碱溶液,在AAO模板纳米孔道内发生化学共沉积反应,反应产物经加热分解,得到稀土氧化物纳米线阵列结构材料。以SEM、TEM、XRD、EDS和荧光分光光度计(PerkinElmerLS-55)等测试仪器,对纳米结构材料的形貌、结构、元素组成及荧光性能进行表征,研究了上述纳米结构的生长机理和制备最佳工艺条件,探讨了元素掺杂及Eu3+掺杂量对纳米线阵列荧光强度的影响。论文的主要研究内容和结果如下:1、利用 AAO 模板,成功地制备了 YCexOy、YCoxOy、Y2O3:Eu3+、YCexOy:Eu3+、YCoxOy:Eu3+纳米线阵列材料。研究表明:上述纳米阵列材料为非晶态结构,纳米线阵列表观形貌均一,找出了可控制备纳米线阵列时,反应物浓度、反应时间、抽滤压力等最佳工艺参数。2、研究比较了铕掺杂的YxOy:Eu3+和YCexOy:Eu3+纳米线阵列的荧光性能。在394nm光波长激发下,Y203:Eu3+和YCexOy:Eu3+纳米线阵列,分别在615nm有强发射峰,702nm波长处弱发射峰,其对应于Eu3+的5D0-2F2和5D0-7F4能级跃迁。实验结果表明:YCexOy:Eu3+纳米线阵列的荧光强度比Y203:Eu3+强得多,说明Ce3+具有明显的荧光增强效应。当Eu3+掺杂量的组成比为8%时,YCexOy:Eu3+纳米线阵列荧光强度达到最大值。3、研究发现:在394nm光波长激发下,YCoxOy:Eu3+纳米线阵列没有荧光发射峰,掺杂Co3+使YxOy:Eu3+纳米线阵列在615nm和702nm波长处的两个荧光发射峰消失,发生了荧光猝灭现象,这里Co3+作为荧光猝灭剂。4、YCexOy:Eu3+纳米线阵列,在红光区域的荧光发射峰,使其在光学显示和生物标记上有潜在应用,以及Ce3+的荧光增强和Co3+荧光猝灭效应,有望YCexOy:Eu3+和YCoxOy:Eu3+纳米线阵列用作生物传感材料,进而为纳米器件的设计提供材料基础。
【图文】：

纳米线,反应机理,纳米线阵列,模板

２．３．２邋ＹＭｘＯｙ纳米线阵列的形貌分析逡逑２．３．２．１邋ＹＣｅｘＯｙ纳米线阵列的形貌逡逑如图２－２所示，这是经过负压抽滤法在ＡＡ０模板中制备的ＹＣｅｘＯｙ纳米线逡逑阵列扫描电子显微镜照片。（ａ）邋（ｂ）图分别为它的俯视图和侧视图。从图中可以逡逑清晰的看出，在ＡＡＯ模板孔道有大面积的排列有序，尺寸均一的纳米线阵列。逡逑由图２－２邋（ａ）纳米线阵列的俯视图所示，模板的表面经过５ｗｔ％ＮａＯＨ处理后和逡逑大量的蒸馏水轻轻清洗后，有部分纳米线的顶端部分暴露在模板的外面，模板的逡逑纳米孔道被全部填满，单根的纳米线平均直径约为９０ｎｍ，这与所使用的ＡＡＯ逡逑模板的孔径相符合。由图２－２邋（ｂ）纳米线阵列的侧视图所示，在经过３５０ａＣ的高逡逑温加热分解后，纳米线阵列排列有序，尺寸高度均一，线与线之间相互平行且光逡逑滑。而（ａ）中插图所示的是纳米线阵列与模板保持高度的垂直性，它的生长方逡逑式是沿着模板孔道垂直形成。更加证明了纳米线在模板孔道生成呈现出

纳米线阵列,纳米线,单分散,低倍

ｍｍ逡逑图ａＪＹＣｅｘＯｙ纳米线阵列的ＳＥＭ照片（ａ），俯视图（ｂ），侧视图逡逑Ｆｉｇ．２－２邋ＳＥＭ邋ｉｍａｇｅｓ邋ｏｆ邋ＹＣｅｘ0ｙ邋ｎａｎｏｗｉｒｅ邋ａｒｒａｙｓ邋（ａ），邋ｆｒｏｎｔ邋ｖｉｅｗ邋（ｂ），，邋ｓｉｄｅ邋ｖｉｅｗ逡逑透射电子显微镜测试是为了更进一步表征ＹＣ＾Ｏｙ纳米线阵列的形貌。图２－３逡逑所示的是将ＡＡＯ模板溶解去除后ＹＣｅｘ0ｙ纳米线阵列的ＴＥＭ照片。如２－３邋（ａ）逡逑所示的是高倍下溶解模板后分散的单根纳米线，可以清晰的看出纳米线粗细均逡逑匀，结构较致密，线表面较光滑，线长度大于ｌｕｍ左右，这些都与ＳＥＭ的测试逡逑结果是相吻合的。图２－３邋（ｂ）所示的是低倍下分散的多根纳米线ＴＥＭ照片，从逡逑图中可以清楚的看出纳米线中线与线高度平行，阵列有序，长度约为２ｕｍ以上，逡逑线表面存在小颗粒状物，略粗糙。出现以上的原因可能是在制样过程中腐蚀时间逡逑过长，将纳米线部分溶解，所以纳米线的长度变短了；而线表面存在的颗粒物，逡逑可能是在制样冲洗过程中，水流速度过快过大，将盐冲洗到线的表面，造成表面逡逑略粗糙。逡逑Ｓ邋／邋ｂ邋／逡逑＃邋ｍ逡逑２００邋ｎｍ邋＾逦０＞￥邋ｎｍ逡逑图２－３邋ＹＣｅｘＯｙ纳米线阵列的ＴＥＭ照片（ａ）
【学位授予单位】：安徽大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TB383.1

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