银掺杂氧化物溶胶凝胶体系的研究

来源 :浙江大学材料与化学工程学院 浙江大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ltcool
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
由于纳米颗粒本身具有体积效应、表面效应、量子尺寸效应以及量子隧道效应等基本特性,表现出与传统材料截然不同的性质,其中纳米金属颗粒又具有独特的物理和化学性质,如表面等离子体共振特性(SPR),三阶非线性光学性能等。纳米银粒子镶嵌在不同的基体材料中,会使基体材料表现出完全不同的电学和光学特性。贵金属纳米粒子掺杂氧化物半导体能够改变半导体的性质,从而改善其光催化性能、电学性能等。本研究中选用稳定性好,导电性能好,同时价格相对便宜的Ag作为掺杂金属,采用应用广泛的宽带隙半导体TiO2、ZnO作为氧化物基础,研究贵金属掺杂氧化物的溶胶凝胶制备过程,为此类复合材料的研究提供基础。本文以钛酸四丁酯和硝酸银为钛源和银源,研究Ag/TiO2复合材料的溶胶凝胶制备过程,尤其是对添加剂、陈化时间等参数对溶胶中Ag的存在形式的影响,以及由此引起的Ag在后续制膜过程中的演变作了比较系统的研究。结果表明,当以二乙醇胺(DEA)为添加剂时,溶胶中得到了单质银胶体粒子。用紫外-可见吸收光谱间接表征的此溶胶中纳米银胶体的晶核生长过程表明,纳米银胶体颗粒在溶胶中是缓慢生长的,这是因为DEA同时与钛醇盐和Ag+发生络合反应生成了大分子的有机络合物,在Ag晶核周围形成了有机物包裹层,对银的进一步还原起到了空间位阻效应,使体系中银的还原过程缓慢可控。另一方面,以HNO3为添加剂的溶胶中未形成单质银。表明DEA作为还原剂,促进了银单质的形成。对由不同添加剂溶胶得到的薄膜的研究表明,以HNO3和DEA分别为稳定剂600℃下热处理制备的Ag/TiO2薄膜,前者没有形成金红石相,而后者薄膜中形成含量约20%的金红石相,说明DEA促进了薄膜中TiO2的相转变。此外,采用DEA为稳定剂的Ag/TiO2薄膜中得到粒径较小的银纳米颗粒,这是因为采用络合还原得到的络合产物,在薄膜热处理过程中,凝胶网络致密化的同时逐渐热分解,得到粒径较小的银纳米颗粒,采用HNO3为稳定剂的Ag/TiO2薄膜中,银颗粒的引入方法是热还原,在热处理过程中AgNO3分解为单质银,形成的银颗粒由于表面效应产生团聚得到粒径较大的银颗粒。在DEA体系中增加银的体积掺杂量,薄膜的电阻率从纯TiO2的1012Ωcm减小到银的体积掺杂量为0.16时的4*104Ωcm,导电性能的改善,可以归因于导电性能好的贵金属Ag的纳米隧道效应。本文还研究了采用醋酸锌为锌源制备Ag/ZnO复合材料的溶胶凝胶过程。由于DEA的还原作用,在溶胶中得到单质银胶体颗粒,增强了溶胶在300nm-550nm紫外-可见光范围的光吸收。XRD等结果表明,当银体积掺杂含量小于0.1时,在Ag/ZnO薄膜中部分Ag取代Zn进入晶格,导致ZnO晶格参数增大。而当银体积掺杂含量大于0.1时,ZnO晶格参数不变。500℃热处理后,薄膜中得到了晶粒为约30nm的银单质,晶粒随初始溶液中银含量的提高而增大。同时,SEM结果显示,在薄膜表面和近表面弥散分布粒径约为150nm的银颗粒。当热处理温度升高到600℃,XRD未检出银单质,薄膜表面也未出现纳米银颗粒的团聚。这是因为在低温时,薄膜中的银纳米颗粒由于表面效应,在薄膜表面形成了粒径较大的银颗粒,当温度升高时,部分银挥发,部分银在晶粒边界处与ZnO颗粒发生融合或者形成了粒径很小的纳米银颗粒。500℃和600℃热处理的Ag/ZnO薄膜分别在500 nm和410nm得到了由银纳米颗粒的表面等离子体共振引起的吸收峰。对薄膜的荧光(PL)特性研究表明,500℃热处理的薄膜在400nm和470nm处出现荧光峰,600℃热处理的薄膜在381nm处有明显的紫光峰。前者是由于银的掺杂而产生的不同缺陷引起的,后者是因为ZnO的自由激子复合产生的。单质银掺杂减小了ZnO薄膜的电阻率,当银的体积掺杂量为0.1时,薄膜的电阻率最小,约为104Ωcm。
其他文献
工艺参数对注塑件的内部形态结构及其透光性能与力学性能有直接的影响,研究工艺参数对注塑件结晶形态的影响进而分析透光性能和力学性能的变化有利于提高产品的使用性能。本文以聚丙烯(PP)为研究材料,通过注塑机成型制件,XRD测试制件的结晶形态,雾度透光率测定仪、应力仪拉伸机测试制件的透光性能和力学性能,以此来研究不同注射压力和保压压力下的制件结晶形态、透光性能和力学性能的变化以及他们之间的内在联系。对制件
本文通过对荣华二采区10
期刊
癌痛原因复杂多样,如何有效控制癌痛,是临床医生面临的重要挑战。阿片类药物仍是治疗癌痛最有效的药物,但其长期大量应用的副作用及潜在风险在临床工作中受到重视。随着阿片类药
通过对济南市城市环境现状分析及基础年各类污染源的调查和气象条件的分析,采用A-P值法测算了济南市理想大气环境容量;运用欧拉型对流层高分辨率化学物质模型(HRCM)建立济南市
随着社会的发展,促进各企业得到新的发展机遇.政工干部队伍建设直接决定了企业思想政治工作能否获得成功,促进政工干部素质的提高是把思想政治工作做好的关键.把政工干部素质
请下载后查看,本文暂不支持在线获取查看简介。 Please download to view, this article does not support online access to view profile.
期刊
企业的存货管理水平直接影响企业的经济利益,本文首先指出了企业存货管理的必要性.接着,对浙江双环传动机械股份有限公司的存货现状进行了分析,指出了其存货过多的原因.根据
为贯彻落实国家、省政府关于企业职工基本养老保险(以下简称养老保险)省级统筹制度改革精神,我市积极推进养老保险省级统筹制度改革.我市养老保险省级统筹制度改革取得了一定