核殼結構摻雜ZnS納米顆粒團簇的制備與光譜學性能研究.pdf

1、摻雜型ZnS納米材料是一種重要的半導體納米發(fā)光材料，具有許多優(yōu)異的光電性能，在發(fā)光二極管(LEDs)，平板顯示，近紅外窗口，傳感器，激光器和生物標記等領域具有重大和潛在的應用前景。納米發(fā)光材料由于存在大量的表面態(tài)而引起熒光猝滅，通過表面修飾（修飾劑包或核殼結構）可以有效改善納米顆粒的發(fā)光性能。
　　本論文研究制備了不同表面修飾劑包覆的ZnS及其摻雜納米顆粒，不同核殼結構的Mn摻雜ZnS(ZnS∶Mn)納米顆粒團簇及Cu摻雜ZnS(

2、ZnS∶Cu)納米顆粒團簇，應用X射線粉末衍射(XRD)、透射電鏡(TEM)、漫反射光譜(DRS)及光致發(fā)光譜(PL)等測試手段，研究了樣品的物相、微觀形貌和發(fā)光性能。主要研究結果如下:
　　(1)以ODA為修飾劑制備了ZnS、ZnS∶Mn和ZnS∶Cu納米顆粒，顆粒分散較均勻，沒有明顯團聚。ZnS納米顆粒發(fā)射的423 nm左右藍光源自于電子由淺施主能級向由Zn空位形成的深受主能級躍遷輻射;ZnS∶Cu納米顆粒發(fā)射綠色發(fā)光帶，表明

3、Cu2+已經(jīng)進入到ZnS基質中;而ZnS∶Mn納米顆粒僅產生與ZnS基質相關的藍色發(fā)光帶，沒有觀察到與Mn2+離子相關的橙色發(fā)光。
　　(2)合成過程中聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)、三聚磷酸鈉(STPP)、3-巰基丙酸(MPA)和巰基乙酸(TGA)等表面修飾劑的引入無法制備單分散的ZnS納米顆粒，只是形成了ZnS納米顆粒的團聚體，ZnS納米顆粒團聚體發(fā)射與缺陷（S空位或Zn空位）相關的藍光。
　

4、　(3)采用共沉淀法制備了三種不同結構的Mn摻雜ZnS納米顆粒團簇:①無殼層結構的ZnS∶Mn;②Zn/ZnS∶Mn核殼結構;③ZnS∶Mn/ZnS核殼結構。在這三種納米團簇中，相同摻雜濃度時，ZnS/ZnS∶Mn核殼結構的發(fā)光強度最高，其原因是在ZnS/ZnS∶Mn核殼結構中，敏化劑(ZnS)和激活劑(Mn2+)分別局限于核與殼層中，并且在合適的平均路徑距離里，S空位可以作為遷移媒介來傳遞能量，使其具有最高的能量傳遞效率和最強的Mn2

5、+離子相關的橙光發(fā)射。
　　(4)采用共沉淀法制備了由3-5 nm的納米顆粒形成的Cu摻雜ZnS納米顆粒團簇。在無殼層的ZnS∶Cu納米顆粒團簇中，隨著Cu離子濃度的增加，發(fā)射帶向低能量方向移動，且在575nm附近出現(xiàn)了一個相對較弱的發(fā)射肩峰。ZnS∶Cu/ZnS核殼結構納米顆粒團簇中，隨著Cu2+離子濃度的增加，發(fā)射帶也有向低能量方向移動的趨勢，但是與ZnS∶Cu納米顆粒團簇相比，發(fā)射帶紅移的比較緩慢。ZnS/ZnS∶Cu核殼結