SnO2納米結構的光學性質研究

項目摘要

利用化學氣相沉積法和水熱法，製備出形貌、排列、組裝密度、物理性質等可控的新型有序SnO2納米結構，實現SnO2納米結構與其它納米結構（或微結構材料）的有效集成。並結合低溫、時間分辨技術的激發光譜和發射光譜，研究SnO2納米結構的發光起源和發光機理。探索與缺陷或表面有關的能態在帶隙中的形成和位置；結合SnO2納米結構的形貌、微觀結構、各發光帶的壽命和缺陷能態在帶隙中的位置，探討各發光帶所對應的電子躍遷過程、物理過程。在理解其發光機理的基礎上，進一步提出改善其發光性能的可行措施並驗證所提出的發光機理。

結題摘要

利用化學氣相沉積法和水熱法，製備出了形貌、排列、組裝密度、物理性質等可控的多孔SnO2納米結構、SnO2量子點、SnO2納米立方體等納米結構，實現SnO2納米結構與其它納米結構的有效複合，如SnO2/SnS2, SnO2/Sn等。通過對製備過程的監控，研究了這些納米結構形成的機理；利用螢光和拉曼光譜技術研究了SnO2納米結構的光致發光特性，著重探討了納米結構中各發光中心的發光起源及電子躍遷過程。其主要結果如下：納米結構的可控制備方面：1、室溫下利用陽極氧化法製備了多孔SnO2納米結構。基於不同電壓、反應物濃度和反應時間的探究我們獲得了多孔陽極SnO2納米結構的最優生長條件，並對多孔陽極SnO2納米結構薄膜的形成機理進行了探討。2、在180 °C水熱條件下，利用0.3-6 mass%的H2O2溶液對SnS2納米顆粒進行氧化0.5-12 h，同步製備出了具有異質結結構的SnS2/SnO2複合納米結構。3、在0.1 M的NaOH溶液中以錫板作為錫源，在180 °C溫度下合成出了SnO2納米立方體，樣品的TEM圖顯示納米立方體為實心體。通過對立方體形成過程的詳細分析，我們認為Ostwald熟化機制在SnO2納米立方體的形成過程中起了決定性作用。4、以PS微球為模板旋塗四氯化錫膠體溶液的方法製備了大小尺寸可控的有序多孔SnO2納米結構，該結構具有非常高的比表面積，可以在光催化、氣敏感測等方面得到套用。5、採用水熱法以HMT(六次甲基四胺)為活性劑製備出二氧化錫核殼結構微球，提出了核殼結構微球的形成機制。6、利用水熱法製備了二氧化錫量子點，其粒徑分布為4–7 nm。高分辨透射電子顯微鏡(HRTEM)觀察結果發現各種粒徑的量子點均有良好的分散性。光學性質方面：在SnO2的各種納米結構中，室溫下通常會在600－620 nm左右呈現一橙紅光發射峰，該發射峰與樣品中的氧空位濃度有著密切關係，通過高溫氧氣氣氛下的退火，該峰的發光強度得到很大程度的下降。另外，通過對樣品的EDS和XPS分析發現，有該峰存在的樣品都含有較高濃度的氧空位，說明該峰起源於樣品中的氧空位缺陷態。另外，在SnO2納米結構中除了常見的橙紅光發射峰外，在某些SnO2納米結構中還會出現一藍光發射帶，這一藍光發射帶的峰位在不同的納米材料中略有不同(450-480 nm)。通過低溫螢光光譜和高溫退火技術，發現該峰不但

SnO2納米結構的光學性質研究

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