SiO2基底中TiO2納米顆粒的合成及Cu納米顆粒的輻照改性研究.pdf

1、納米顆粒以其優(yōu)異的電、磁、力和光催化等性能，在光電器件、生物傳感器、太陽能電池等眾多領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。近年來，合成和表征納米顆粒的特性已成為納米技術(shù)領(lǐng)域重要的研究方向。本論文利用離子注入，重離子輻照及熱處理合成多種納米顆粒并對其分布和結(jié)構(gòu)進行改性，借助X射線衍射技術(shù)(GIXRD)、紫外-可見分光光度計(UV-Vis)、盧瑟福背散射儀(RBS)和橫截面試樣的透射電子顯微鏡(TEM)詳細研究了納米顆粒的微觀結(jié)構(gòu)、空間分布和光吸收特性。

2、主要研究內(nèi)容及結(jié)果如下：
　　(1)能量為70 keV，劑量為1×1016/cm2的Zn離子和能量為45 keV，劑量分別為5×1016/cm2和1×1017/cm2的Ti離子順次注入SiO2，后續(xù)在O2氣氛中400-900 ℃退火。結(jié)果表明：增加Ti注入劑量有利于合成高質(zhì)量的TiO2納米顆粒；另外，Zn離子預注入可改變后續(xù)Ti原子的分布，改變基底介電環(huán)境，促進吸收譜紅移；同時，彌散在TiO2周圍的Zn會抑制TiO2納米顆粒生長，

3、使吸收帶邊藍移，兩者共同影響合成的TiO2納米顆粒的光吸收特性。
　　(2)能量為30 keV，劑量為1×1017/cm2的Ti離子斜注入的SiO2基底，隨后選擇部分樣品用能量為100 keV，劑量為1×1016/cm2的Xe離子輻照，以改變Ti納米顆粒的空間分布，晶體結(jié)構(gòu)以及光吸收特性。RBS結(jié)果表明：Xe離子輻照后，Ti的深度分布展寬，經(jīng)700 ℃退火形成純凈的金紅石相TiO2，吸收邊紅移，800℃時基底中可能產(chǎn)生TiSiO4

4、晶體，這時樣品的吸收邊是金紅石相TiO2和TiSiO4晶體吸收邊疊加的結(jié)果。
　　(3)能量為45 keV，劑量為1×1017/cm2的Cu離子注入的SiO2樣品，隨后用能量為500keV的Ar和Xe離子輻照，其中Ar離子的劑量為1×1016/cm2，Xe離子的劑量為1×1015-2×1016/cm2，以改善Cu納米顆粒的尺寸和空間分布以及樣品的光吸收特性。TEM結(jié)果表明：劑量為2×1016/cm2的Xe離子輻照后，Cu納米顆粒均