纳米硫化锌表面修饰及性能研究
ZnS是具有大直接带隙的Ⅱ-Ⅵ族半导体化合物，室温下其禁带宽度为3.68ev。当纳米ZnS粒子的粒径小于其激子的波尔半径(5nm)时，它能够呈现出明显的量子尺寸效应，同时会出现吸收边和荧光峰的蓝移，人们通过对纳米ZnS粒子的粒径大小、粒径分布控制，可以得到具有不同光学性质的材料。因此，对纳米ZnS材料的研究制备具有重大意义和应用前景。纳米ZnS由于粒径小、表面能大等因素易引起团聚问题，另一方面ZnS的水溶性差，难以运用于生物医学领域。为此需要对ZnS粉体表面进行修饰，以解决团聚和相容性问题。纳米粉体的表面修饰通常采用物理、化学方法对粒子表面进行处理，有目的地改变粒子表面的物理化学性质，如表面原子层结构和官能团、表面疏水性、电性、化学吸附和反应特性等，以满足纳米粉体加工及应用需要。
本论文采用水热法制备ZnS，同时利用复合型表面活性剂(油酸/十二烷基硫酸钠、硬脂酸/十二烷基硫酸钠)对纳米ZnS表面进行修饰，改善纳米ZnS的水溶性和颗粒团聚的现象。该方法制得的纳米ZnS粒径尺寸小，颗粒分部均匀的且发光性能好，总结如下：
1.以油酸/十二烷基硫酸钠为表面活性剂对ZnS颗粒进行表面修饰，制备出ZnS的球形颗粒。同时对发光性能的影响因素：油酸用量、十二烷基硫酸钠用量、反应温度、反应时间、pH值进行探讨，采用正交实验，以荧光强度性能为指标得出最佳工艺参数，各影响因子的影响程度且油酸用量对ZnS的表面修饰有决定性的影响。采用XRD、TEM、PL、UV-Vis对制备的样品进行表征，实验表明表面活性剂油酸/十二烷基硫酸钠的加入可以有效地解决颗粒团聚问题，制备出发光性能良好的ZnS粉体：并对最佳工艺条件下制备的ZnS颗粒二次修饰，最终获得水溶性好的纳米ZnS球形颗粒。接触角测量仪的测试证明了水溶性确实得到很大改善。
2.以硬脂酸/十二烷基硫酸钠为表面活性剂对ZnS颗粒进行表面修饰，并对影响发光的各因素：硬脂酸用量、十二烷基硫酸钠用量、反应温度、反应时间、pH值工艺条件进行探讨，采用正交实验，以荧光强度性能为指标得出最佳工艺参数及水热反应温度为最大影响因素。并用XRD、TEM、PL、UV-Vis对制备的样品进行表征，表明所得产物为球形，粒径尺寸纳米级、颗粒均匀分布、发光性能良好，成功地将硬脂酸修饰于颗粒表面。对最佳工艺条件下制备的ZnS粉体的水溶性进行探讨，用接触角测量仪所作的对比试验，直观的反映了由表面活性剂修饰过的ZnS颗粒水溶性较不添加表面活性剂时为优。
硫化锌;水热法;表面修饰;纳米材料;颗粒团聚;半导体化合物
中国海洋大学
硕士
材料物理与化学
张玥
2008
中文
TB383
64
2008-12-08（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）