Гидро- и сольвотермальный синтез и функциональные свойства нанокристаллического оксида цинка

• Автор: Шапорев, Алексей Сергеевич
• Шифр специальности: 02.00.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 180 с. : ил.

1. ВВЕДЕНИЕ г

2. ОБЗОРЛИТЕРАТУРЫ Ии1м1ми1ммм1ммнм1мни1м1м1м1иишм1а1ммм1мнм1ммнмин1мм

2.1. Общие сведения о 0.

2.2. Синтез нанокрисгаллического оксида цинка

2.2. 1. Гидротермачьиый синтез оксида цинка

2.2.2. Сояьвотермальныи синтез коллоидных растворов оксида цинка.

2.3. ФОТОКАТАЛИТИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ 2МО.

2.3.1. Механизм протекания фотокатаяиттеских реакций.

2.3.2. Фотокатапитическая активность нанодисперсных порошков 7м0.

3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

3.1. СИНТЕЗ НАНОКРИСГАЛЛИЧЕСКОГО ОКСИДА ЦИНКА

3.1.1. Синтез гидроксосоединений цинка быстрым осаждением из нитрата цинка с использованием 4аОН и МН4ОН
3.1.2. Гидротермальная и гидротермальномикроволновая обработка суспензий гидроксосоединений цинка
3.1.3. Синтез оксида цинка методом гомогенного осаждения из нитрата цинка в присутствии ГМТА
3.1.4. Дополнительные высокотемпературные отжиги.
3.1.5. Синтез коллоидных растворов 7мО.
3.1.6. Синтез коллоидных растворов прочих индивидуальных оксидов металлов
3.1.7. Получение нанокомпозитов МОполитетрафшорэтшен и МОполиэтилметакрилат
3.2. Основные физикохимические методы исследования синтезированных образцов .
4. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ.
4.1. Синтез 7x0 из 2кЫ2 и ЫлОН и КНН.
4.1.1. Механизм формирования 7пО при гидротермальной обработке гидроксосоединений цинка, осажденных из У.пМОз2 МаОН
4.1.2. Механизм формирования 7п0 при гидротермальной обработке продуктов быстрого осаждения из УпМОД2 и .
4.1.3. Влияние параметров гидротермальной и гидротермальномикроволновой обработки суспензий гидроксосоединений цинка на микроморфилогию и фотокшпияшпическую активность получаемого 7п0.
4.2. Синтез гьЮ из 2цМ2 и гексамешпентетраминл
4.2.1. Механизм формирования 7п0 при осаждении из ГМТА и мМОз2.
4.2.2. ГГ и ГТМВсинтез 7п0 из 7пДз2 и ГМТА.
4.3. Влияние высокотемпературных отжигов на микроморфологшо и свойства порошков оксида ЦИНКА
4.4. СОЛЬВОЗЕРМДЛЬПЫЙ синтез коллоидных растворов гкО.
4.4.1. Синтез командных растворов ТпО с использованием диизопропилцинка и исследование ах структурночувствительных свойств
4.4.2. Синтез коллоидных растворов 7пО из нитрата цинка.
4.4.3. Внедрение коллоидных частиц 7п0 в полимерные матрицы.
4.4.5. Синтез коллоидных растворов других индивидуальных оксидов метиъюв
5. ВЫВОДЫ
6. ЦИТИРУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА .
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ


Было показано, что с уменьшением размера частиц интенсивность ФЛ в видимой области спектра монотонно растет, а в УФобласти монотонно снижается. Отметим, что максимум интенсивности ФЛ в видимой области спектра при увеличении размера частиц несколько смещается в сторону больших длин волн, что, вероятно, обусловлено уменьшением ШЗЗ растущих частиц . Авторы объясняют наличие дефектной ФЛ присутствием кислородных вакансий, не давая при этом удовлетворительного объяснения наблюдаемой прямой зависимости ФЛ свойств от размера частиц. В то же время, очевидно, что для частиц с размером 2 нм именно поверхностные дефекты будут захватывать свободные носители заряда, приводя к зеленому свечению частиц при УФоблучении. Согласно сведениям, приведенным в , при синтезе, проводимым авторами центрами дефектной люминесценции должны являться адсорбированный кислород, ацетаты, ОН группы, спирты. Более того, ацетатионы могут присутствовать в виде монодентатных, бидентатных и мостиковых лигандов, приводя к дополнительному уширению пика дефектной ФЛ. Связь дефектной и экситонной фотолюминесценции с состоянием поверхности наночастиц 2пО в исследовали методами ФЛ и КР спектроскопии. УФФЛ. К сожалению, при этом, по данным РГА, наблюдается также и существенный рост размеров частиц. Многообразие возможных центров дефектной люминесценции и сложность их удаления с поверхности без сращивания наночастиц делают крайне сложной задачу синтеза малых наночастиц 2пО, характеризующихся преимущественно УФФЛ . Влияние размерного фактора на фотолюминесцентные свойства частиц оксида цинка стержней диаметром от десятков до сотен нм исследовали в . Было показано, что увеличение диаметра стержней приводит к монотонному увеличению соотношения интенсивностей пиков ФЛ в УФ и видимой области. Из зависимости соотношения интенсивностей ФЛ от радиуса стержней рис. Авторы отмечают, что этому условию удовлетворяет большинство наноматериалов на основе 2пО. Влияние проведения дополнительных отжигов на ФЛ свойства 2пО исследовали в целом ряде работ , , . Анализ имеющихся данных показал, что отжиги даже при относительно низких менее 0С температурах приводят к значительному изменению фотолюминесцентных свойств порошков 2пО, причем важнейшим параметром является атмосфера, в которой проводятся отжиги. Так, в массивы стержней 2пО, выращенные с использованием 2пМОзг и ГМТА, отжигали при температурах С при различном составе атмосферы. Так, авторы установили, что увеличение температуры отжига в невосстановительной атмосфере Аг, 2, воздух приводит к смещению пика видимой ФЛ в сторону больших длин волн, причем если при отжиге на воздухе относительная интенсивность дефектной ФЛ снижается, но остается весьма высокой рис. Рис. Зависимость соотношения интенсивностей ФЛ стержней 2пО в УФ и видимой области спектра от их радиуса . С наблюдается практически полное исчезновение видимой ФЛ рис. К сожалению, приведенные авторами нормированные спектры ФЛ не позволяют сделать однозначного заключения, связана ли такая динамика с подавлением дефектной рекомбинации носителей заряда вследствие общего снижения дефектности, либо она обусловлена увеличением дефектности и, соответственно, увеличение количества актов безызлучательной рекомбинации. В пользу последнего предположения может свидетельствовать смещение максимума дефектной ФЛ в сторону больших длин волн, а также вероятность формирования в бескислородной атмосфере при повышенных температурах большого числа кислородных вакансий, которые, согласно общепринятым представлениям, ответственны за дефектную ФЛ в объемных материалах. Более того, именно таким образом трактуют схожим образом протекающие изменения дефектной ФЛ при изменении состава газовой смеси в . Отжиг в восстановительной атмосфере приводит к смещению максимума дефектной ФЛ в область меньших длин волн как по данным в среде Н2, так и по данным в среде ЫНз. Данный факт может быть частичным объяснен восстановлением гпО с формированием значительного числа кислородных вакансий. Рис. Спектры ФЛ образцов отожженных при С в различных атмосферах .