纳米zno及zno稀土粒子的制备和性能的研究

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1、』J[1lltllllf[ffllulrl,rplllrlllll／llllllilrlJlllY1436169分类号：UDC：密级：编号：工学硕士学位论文纳米ZnO及ZnO／稀土粒子的制备和性能的研究硕士研究生指导教师学位级别学科、专业所在单位：匡巍巍：景晓燕教授：工学硕士：化学工艺：材料科学与化学工程学院论文提交日期：2008年4月论文答辩日期：2008年6月学位授予单位：哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学硕士学位论文捅芰ZnO是一种重要的半导体材料，室温下的带隙宽为3．37eV，激子束缚能高达60meV。由于其良好的光电性能，可以广泛应用在室温紫外激光器

2、，传感器和光催化等领域。ZnO中存在氧空位、锌间隙等诸多本征点缺陷，对ZnO进行掺杂是改进其性能的方法之一。本文采用水热法制备了La掺杂ZnO粉体，讨论了pH、掺杂量、反应时间对ZnO复合粒子的粒径和形貌的影响，并通过XRD、SEM、EDS、UV．Vis对产物进行表征。结果表明，掺杂La时，出现抑制ZnO生长的现象，得到粒径为20--,40nlil的ZnO／La203复合粉体；由于La3+离子的半径比Zn2+离子的半径大，当La掺杂进入ZnO晶格中，造成局部晶格的畸变，导致晶胞参数的改变；La掺杂量为3％时提高了ZnO的光催化活性。采用高分子网络法制备了

3、La、Y、Nd对ZnO掺杂的复合粉体，讨论了掺杂量、烧结温度对粒径和形貌的影响，并通过XRD、SEM、TEM、EDS和FT—IR对产物进行表征。结果表明，La、Y、Nd的掺杂对ZnO的生长产生了抑制的作用，复合粒子的粒径随掺杂量的增加而减小，随烧结温度的升高而增大。采用微波法和微波水热法制备纳米ZnO粉体，讨论了pH对微波水热法和传统水热法制备粒子尺寸和形貌的影响，并通过XRD和SEM对产物进行表征。结果表明，微波在合成中具有节能高效的特点，可直接合成形貌均一，粒径为37．8nln的纳米粒子。采用聚苯胺对ZnO、ZnO／La203．、ZnO／Y203、Z

4、nO／Nd203表面修饰制备得到导电复合材料，并通过XRD、SEM进行表征。通过四探针电导率仪测试，ZnO—PANI为2．326s-m-1，比掺杂稀土时高一个数量级。关键词：纳米氧化锌；稀土；掺杂；微波；光催化哈尔滨T程大学硕士学何论文AbstractZnOisoneofthemostattractivefunctionalsemiconductormaterials．Ithasawidebandgap(3．37eV)andahighexcitonbindingenergy(60meV)atroomtemperature．Duetoitsgoodopto

5、electronicproperties，itcanbewidelyappliedinthefieldsofroom—temperatureultravioletlasing，sensorandphotocatalysisetc．ZnOhasmanyintrinsicpointdefectssuchasoxygenvacancyandzincinterstitialatom．DopingtoZnOisoneofthemethodstoimproveitsperformance．La-dopedZnOwassynthesizedbyhydrothermal

6、method．TheeffectofpH，dopingcontentandreactiontimeonthesizeandmorphologyoftheparticleswasevaluated．TheproductswerecharacterizedbyXRD，SEM，EDSandUV—Vis．TheresultsindicatedthatthegrowthofZnOcrystalswasinhibitedduringthedopingprocess．TheZnO／La203compositepowderswithsizeof20--40姗wereob

7、tained；AstheradiusofLa3+isbiggerthanthatofZn2+，thedopingwithLaintoZnOcrystallatticecausedthedistortionoflatticeandthechangeoflatticeparameters；ThephotocatalysispropertiesofZnOwereimprovedwhenthedopingcontentwas3％．ZnOcompositepowersdoped谢tllLa，YandNdwerepreparedbypolymernetworkmet

8、hod．Theinfluenceofdopingcontentandsinter