SiO<,2>纳米线及ZnO/SiO<,2>复合物的制备与表征

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氧化锌(ZnO)是一种宽禁带半导体,在470 nm附近有很强的发光带,可以用作蓝光发光材料。很多研究者认为ZnO的这种发光源自于颗粒表面的缺陷,因而提高其比表面积可以有效提高蓝光的发光强度。一般通过负载可以有效地提高纳米颗粒的分散性,增加比表面积。因而,本文以纤蛇纹石矿物为原料,先后通过分散和酸浸处理制得二氧化硅(SiO2)纳米线。然后,以SiO2纳米线为载体制备ZnO/SiO2复合物。所得的ZnO/SiO2复合物的蓝光发光强度比纯ZnO的要强,适合用作蓝光发光材料。另外,由于ZnO具有降解染料的作用且这种复合物更容易与液体分离,因而这种复合物也可用于染料废水的处理。矿物的颗粒越小,内部的金属离子就越容易被浸出。本文通过添加琥珀酸二辛脂磺酸钠(AOT),在剪切式均质器的作用下对纤蛇纹石进行分散,得到分散性良好的纤蛇纹石纤维,其长度大于10μm,直径小于100 nm。采用正交试验法研究了剪切式均质器的转速、水浴温度、AOT浓度和搅拌时间对分散结果的影响。方差分析的结果表明这四个实验因素对分散结果的影响不显著。对分散的纤蛇纹石纤维进行酸浸处理,得到纯度高、分散性好的非晶态SiO2纳米线和含镁量较高的酸浸液。这种SiO2纳米线又被称作一维白炭黑,由于纯度高、一维性等特点,在橡胶、涂料领域将有很好的应用前景。而酸浸液经过处理,可以制得多种镁盐或氢氧化镁等产品。以醋酸锌为锌源,通过化学沉淀法合成ZnO/SiO2复合物。研究了初始Zn/Si摩尔比、搅拌时间、pH值、氢氧化钠浓度、焙烧时间等实验因素对复合物的ξ-电位、紫外可见光吸收和光致发光性能的影响。光致发光性能检测的结果表明这种复合物的蓝光发光强度比纯ZnO的要大。通过一定的制备条件,可以在SiO2纳米线上负载粒径为15nm~20nm的ZnO颗粒,这种复合物在催化剂领域也将有一定的应用前景。
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