变形六方ZnS纳米晶的固相合成及基荧光特性.pdfVIP

第3l卷第4期 上海师范大学学报(自然科学版) VOI_31．NO．4 2 0 0 2年l 2月 Journal of Shanghai Teachers University(Natural Sciences) 2 O O 2，Dec． 变形六方ZnS纳米晶的 固相合成及其荧光特性 丁云峰，余锡宾，贺香红，熊 娟，王则民 (上海师范大学 生命与环境科学学院，上海 200234) 摘 要：以硫化钠与醋酸锌为原料，采用改进的室温(湿)固相合成法制备硫化锌纳米晶． 用TEM，XRD，UV，PI 等方法研究了硫化锌纳米晶粒径、结构与荧光特性．结果表明，硫 化锌纳米晶平均粒径约4．Onm，为六方结构．所制备的样品在400 45Onm波段出现强荧 光发射，并有光谱分裂现象．光谱分裂的原因可能是乙醇对纳米微粒的表面修饰作用、微 量杂质的影响以及小尺寸效应的结果． 关键词：硫化锌纳米晶；固相反应；表面修饰；小尺寸效应 中图分类号：O614．4；0614．24 文献标识码：A 文章编号：1000．5137(2002)04—0047—05 纳米材料由于其量子尺寸效应及表面效应而表现出与体材料不同的特性，它的潜在应用前景 推动着对其制备、表征及相关特性的研究．室温固相合成法因反应条件温和，制备工艺简单，产率 高，成本低廉而成为合成纳米粉体的常用方法之一；同时，由于反应温度低，反应速度快，往往能生 成一些热力学不稳定的介稳中间相产物． 硫化锌是主要的半导体发光材料，同时又是很多过渡元素与稀土元素激活离子的高效基质，广 泛应用于各种发光与显示装置．WANG L P等n]用醋酸锌与硫代乙酰胺固相合成立方结构的 ZnS纳米晶，其本质是利用硫代乙酰胺热分解释放硫化氢然后与锌盐反应生成硫化锌；李道华等 用Zn(OH) 与Na S·9H O通过(湿)固相合成法制备了[}．ZnS纳米晶；徐春祥L7 等在乙醇溶剂中用 醋酸锌与硫化氢反应制备了8一ZnS纳米晶．本文以硫化钠与醋酸锌为原料，以无水乙醇为修饰剂， 通过室温(湿)固相法制备了硫化锌纳米晶粉末，在此主要研究了硫化锌纳米晶的晶体结构及荧光 特性． 1 样品合成与测试 1．1 合 成 室温固相合成法是利用机械力促使固态反应物发生化学反应，生成气体、液体或固体产物．硫 化钠与醋酸锌经研磨发生反应生成硫化锌，同时原料所含结晶水变成自由水．反应方程式如下： 收稿日期：2002—04—05 基金项目；上海市科委纳米专项基金资助(BL200127) 作者简介：丁云峰(1971一)，男，上海师范大学生命与环境科学学院硕士研究生．余锡宾(1956一)，男，上海师范 大学生命与环境科学学院副教授． 上海师范大学学报(自然科学版) Zn(OAc)2·2H2O + Na2S·9H2O— ZnS+ 2Na(OAc)+ 11H2O 反应过程中生成的水可作为反应物的溶剂，另外，硫化锌溶度积小．这些使得目标反应顺利、快速进 行．本文采用改进的固相法合成硫化锌粉末，在反应时加人无水乙醇作修饰剂，一方面可以抑制 zn 的水解，改变硫化锌成核速度；同时改变反应环境的极性，对粒子起表面修饰作用，控制硫化锌 粒子生长速度． 具体操作过程如下：先将5mI 无水乙醇与0．1mol Na S·9H O置于研钵研细，待乙醇挥发完后 加人0．1mol Zn(OAc) ·2H O，研磨30min，然后用乙醇将产物转移，离心分离；无水乙醇与二次蒸馏 水交替洗涤，将固体于40_C真空干燥，得到硫化锌纳米粉末． 1．2 测试表征 硫化锌纳米晶样品紫外吸收谱用Cary一500型紫外一可见一近红外光谱仪测定；粒径与形貌用 JEM一100CXⅡ透射电镜仪观测；X射线衍射谱由Rigaku—D型x射线衍射仪测定；光致荧光光谱由 Cary eclipse荧光光谱仪测定． 2 结果讨论 2．1 硫化锌纳米晶粒径与结构表征 图1为制备的硫化锌纳米晶粉末样品的TEM照 片．测试方法是将粉末样品放人蒸馏水中，超声分散 30min，铜网捞起，用红外灯烤干后进行测试．TEM观 图l