层状复合金属氢氧化物的本征电学和刺激响应发光特性研究

发布时间：2017-11-28 10:01

  本文关键词：层状复合金属氢氧化物的本征电学和刺激响应发光特性研究

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【摘要】：在电子学和光电子学领域,二维纳米材料具有易加工、可操作性强等特点,并在半导体行业利于直接兼容设备设计和操作处理等的特点而引起人们的广泛关注。层状复合金属氢氧化物(LDHs)是一类经典的无机二维层状材料,基于其优异的理化性质及多重可操作性等特点而引起研究者的广泛兴趣,并在环境、催化、光化学、生物医药等各个领域都呈现出广阔的应用前景。可以发现,在诸多已经做出的研究或者应用来说,研究者往往都是关注于对LDHs的宏观体系的功能与性质的研究,而关于LDHs微观尺度下的电子学性质(如半导体特性等)研究的相关报道还很少,这与此类材料在其他领域的蓬勃发展是不相称的；同时,充分地了解LDHs材料的电学性能,研究其电子传输原理对于认识LDHs电极以及电化学催化机制具有重要现实意义。基于上述研究现状,我们以LDHs为基体分别进行了相关研究工作。通过改进的水热法合成了大尺寸、单分散且具有完整六方晶型的LDHs微米晶片,并探讨了LDHs主体层板阳离子组成类型、层间客体以及主体层板厚度对LDHs导电性的影响。半导体性能测试结果证立了LDHs二维层状材料是一种潜在的新型空穴传输材料。通过改变LDHs组成,其半导体参数具有一定程度上的可调性,且计算结果显示LDHs沟道内载流子迁移率可达到10-5cm2·V-1·s-1数量级。因此,本工作不仅首次探讨了LDHs微观尺度下的电子学性质,验证了此类二维纳米材料的半导体特性；同时还发现其导电特性的调变可以通过改变层板阳离子组成以及层间客体得以实现,这为今后利用特殊功能的有机客体阴离子插层LDHs来构建光场或磁场调制的晶体管提供了基础和指导。本论文的另一研究内容集中在LDHs荧光复合材料领域。近年来,基于LDHs的荧光传感器的设计和构建成为该领域的研究热点之一。LDHs作为具有主-客体结构特征的层状纳米材料,可以将具有特定功能的荧光分子引入到LDHs层间,利用LDHs的纳米级限域空间实现有机荧光分子的定向排列,提升荧光发光效率以及实现对外界刺激的荧光响应。本研究采用共沉淀方法将不同初始添加比例的尼氟灭酸钠盐(NFC)和表面活性剂庚烷磺酸钠(HPS)插层锌铝LDHs,得到一系列共插层LDHs复合体系,通过XRD粉末衍射、元素分析、热重与差热分析(TG-DTA)研究其化学组成、结构特点及热稳定性。通过检测NFC-HPS/LDHs共插层复合体系荧光光谱和紫外可见吸收光谱研究其荧光特性和紫外吸收特性,结果表明NFC初始添加比例为5%的NFC-HPS/LDHs具有最强发光。同时,还采用分光光度计对材料进行偏振荧光和荧光时间分辨延迟表征。此外,还对NFC-HPS/LDHs复合粉体的摩擦变色性能进行了研究,发现在机械摩擦力作用下,NFC层间比例为5%的复合粉体发射光谱呈现蓝移。采用溶剂蒸发法制备了NFC-HPS/LDHs薄膜,并研究插层复合体系构建的薄膜对挥发性有机溶剂具有荧光响应特性。
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O611

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本文编号：1233552