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菜单ISSN: 2321 - 6212
ISSN: 2321 - 6212
李辉*
Xijing大学物理系,西安,中国
收到:11 - 2月- 2022年手稿。joms - 22 - 54232;编辑分配:13 - 2月- 2022,PreQC没有。JOMS 22 - 54232 (PQ);综述:25 - 2月- 2022,质量控制。JOMS 22 - 54232;修改后:2022年- 2月27日,手稿不。JOMS 22 - 54232 (R);发表:06 - mar - 2022, 2321 - 6212.10.2.005 DOI: 10.4172 /。
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空心氧化锌纳米颗粒由火焰喷雾合成(FSP)已报告在这封信。由x射线衍射(XRD)获得的结果模式和高分辨率透射电子显微镜(HR-TEM),结果表明,中空的氧化锌纳米颗粒在高温下被成功合成。
空心纳米粒子的大小分布20至30 nm,和这个空心结构的形成机制是在合成过程中讨论。强Ultra-Visible所示(紫外线)发射光致发光(PL)光谱,而机制已经详细解释。
空心氧化锌;纳米颗粒;光学性质
由于其广泛的带隙能量,失去了有效的物理化学稳定性,从容的可用性和高氧化能力,基于氧化锌纳米复合材料得到了太多的关注在过去的几十年。由于其低密度、大内部和外部表面以及cavity-confined纳米级反应和运输过程中,氧化锌纳米结构材料等领域有广泛应用前景的光催化剂,抗菌、生物医学诊断,空气通风和水净化1- - - - - -8]。
环境污染已成为现代人类社会的发展面临的主要挑战;因此,废水处理利用环境友好的光催化剂进行了广泛的研究。为了探索潜在的氧化锌纳米结构材料、晶体形态、取向和表面结构纳米结构制备过程中控制好。最简单的空心纳米结构氧化锌纳米管壳和纳米粒子4,7]。直到现在,它提出了许多有用的方法来合成氧化锌纳米颗粒。自从王等人显示光致发光的量子限制氧化锌纳米粒子的电泳沉积(环保署)9],臼井仪人等人研究了氧化锌纳米粒子使用不同的表面活性剂的缺陷发射激光烧蚀和Demangeot等人报道氧化锌纳米粒子的紫外发射潜力,采用有机金属法(10,11]。通过这些合成方法,纳米粒子的大小分布范围内几纳米到几百纳米之间。同时,我们小组开发了火焰喷涂技术合成,取得了一些进展无掺杂的光学性质的研究,Mg和掺杂氧化锌纳米颗粒(12),这是基于t .塔的工作成长火焰喷涂高熔点金属氧化物纳米粒子的合成(13,14]。否则,空心纳米粒子由火焰喷雾合成很少报道。在本文中,我们准备了空心氧化锌纳米颗粒的改进的火焰喷雾装置和讨论了空心氧化锌纳米颗粒在高温的形成机制。
另一方面,尽管氧化锌材料大绑定激子的能量60兆电子伏,氧化锌纳米颗粒的发光机理为光学器件仍然是一个有争议的问题。发光是强烈依赖于晶体大小(15- - - - - -16),表面oxygen-related缺陷和纳米粒子的一些杂质(17- - - - - -19]。这些不同的因素会导致紫外线辐射强度弱,在室温下得到抑制。
因此,目前空心氧化锌纳米颗粒的光学性质也重要的科学技术意义。在本文中,我们还将讨论样品的光致发光现象。
提高装置的示意图所示图1。在合成过程中,它是使用氢气作为可燃气体而不是常见的气体,如甲烷或乙炔,从而避免碳化物的形成在纳米颗粒表面的杂质。选中的前体混合是醋酸锌锌(CH3羧基)2•2 h2O, ZnAc2•2 h2O),溶解在水中电离在室温下搅拌3 h。0.05 mol / L的解决方案是设置成一个超声波喷雾器,代替普通注射器在火焰喷雾热解前文献[12]。制备过程是:蒸汽流携带ZnAc2•2H2O不断引入喷嘴,氢氧火焰燃烧(H2:阿2= 2:1,氢,氧的增加比率可以得到内心的火焰温度较高)。
图1:火焰喷雾合成装置的原理图。
垂直石英管放置到氢氧火焰收集样品燃烧。外的前体燃烧火焰沉积在沉积,氧化锌纳米粒子组成的固体,和形态学的图片是一样的样品之前报道(12]。在样品管,本文沉积在沉积B配备水冷却器。
氧化锌材料结构是通过x射线衍射(Rigaku D / Max-IIIC CuKa射线),和样品的形态进行了高分辨率的场发射透射电子显微镜(TEM, Tecani从范公司+ 30)。光致发光(PL)光谱进行使用325纳米波长的紫外线氦镉激光激励源在室温(300 K)。
图2提出了空心的XRD模式由火焰喷雾合成氧化锌纳米颗粒沉积在沉积b .锋利的衍射峰与标准六角结构的模式匹配的氧化锌纳米颗粒。最强大的峰定位在31.58°,34.62°和36.02°清楚的看到在氧化锌纳米颗粒的XRD模式对应于(100),(002)和(101)方向的氧化锌,分别。除了三个最明显的峰值,包含的其他山峰(102)、(110)、(103)、(200)、(112)、(201)、(004)和(202)六角氧化锌氧化锌可以被索引的XRD的JCPDS模式。
图2:空心氧化锌纳米颗粒的x射线衍射模式。
根据自夸的法律,
。
纤锌矿结构氧化锌晶格常数a和c的计算
的一阶近似n = 1(100)取向、晶格常数是派生的
(002)取向,晶格常数c进行了计算,
计算晶格常数为0.3268 nm和c为0.5231 nm。样品的平均粒度(S)可以通过谢乐公式计算,
λ,θB和B是x射线波长,布喇格衍射角,分别半极大和线宽。粒度(S)是评价25 nm左右的不同方向(100)和(101)。
图3描绘了TEM样品的图片存入沉积B,装备一个饮水机。所示图3(一个),样品几乎都是由中空的纳米粒子与20纳米的大小,由火焰喷涂不同于固体纳米粒子合成前报告(12]。由微光束电子衍射(mb)模式图3 (B)插入图中可以看到,空心粒子的表面的方向(100)和(101),这是与氧化锌XRD模式的结果一致图1。
图3:空心氧化锌纳米粒子的TEM图像和相应的mb在插入图模式。
相比之下,在其他纸在沉积形成的纳米粒子,这只是简要地讨论了氧化锌中空的纳米粒子的形成机理。所示图4,ZnAC2•2H2O首先溶解在去离子水,小锌2 +成立于水搅拌一会儿。随着蒸汽蒸汽通过超声波喷雾器,小锌2 +液滴被运送到氢氧火焰。因为燃烧温度较低的比内心的火焰温度,火焰形成的微小粒子与氧气发生反应后氧化锌纳米颗粒。然后,氧化锌纳米颗粒聚集形成集群和沉积在沉积,纳米粒子的形态可以发现在之前的文献[12]。一些小型锌2 +在内心的火焰燃烧,氢氧火焰可能达到的最高温度为3000 k。较高的温度有利于反应氧化锌消耗形成空心球体结构,沉积在沉积B的图1。形态学是反映在TEM的照片图3(一个)。有一些有一些锌的可能性2 +不与氧气反应在短时间内,包围氧化锌微粒和存入管的顶部,相应的形态在TEM小固体颗粒的照片图3。
图4:空心氧化锌纳米粒子的形成过程的火焰喷射合成。
我们也iscussed PL光谱的空心纳米粒子在室温下测量图5。首先,它解释了弱可见发射。发现弱可见发射是位于的波长550纳米左右。在上一篇文章中,这是由于氧空位(VO)或Znic间隙(Zni)当样品的制备过程中氧含量(12]。氢和氧的比例增加(H2:阿2和H = 1:12:阿2= 2:1)的燃烧温度增加内心的火焰。然而,当粒子的形态改变从固体到空心同样的尺寸范围,可见发射的位置在一定程度上并没有改变。前的报道,也有广泛的报道可见发射550海里,这是源于签证官表面附近地区(18,20.]。在我们的实验中,可见发射的位置是一样的结果。这个结果是不同于其他缺陷讨论可见发射SiO氧化锌粉末和氧化锌纳米颗粒2通过离子注入结合热氧化(21- - - - - -23),可见发射通常位于520 nm左右。因此,它是由于550海里排放吸收表面缺陷的大小20 nm范围后前体在室温下氧化。
的图5也描绘了Near-Band-Edge (NBE)发射的波长在紫外区域集中在360 nm(峰值与3.35 eV)。NBE发射的能量低于带隙(3.38 eV),这是一样的固体氧化锌纳米颗粒。认为NBE发射了一些与激子发射对氧化锌纳米材料和其他论文一样。与固体纳米粒子相比,空心纳米颗粒的强度增加在某种程度上,虽然可见发射的强度几乎改变了一点。一方面,nano-hollow结构的激子效应强于散装和薄膜材料在室温下,和前结构有利于实现激子发射带边缘附近。在较低的温度下,突出效果明显多了”。另一方面,氢氧火焰的高温可能会降低吸附在纳米颗粒表面的缺陷,这通常抑制NBE的激子发射。因此,在我们的论文空心氧化锌纳米颗粒的NBE发射是在证据比其他报告(18- - - - - -20.]。
图5:空心的PL光谱氧化锌纳米粒子在室温下。
空心氧化锌纳米粒子成功由改进的火焰喷在高温合成。高分辨率的场发射透射电镜分析显示,空心粒子的大小介于20 - 30 nm之间。这是讨论NBE排放增加激子效应的原因,和弱可见缺陷表面发射的空心纳米颗粒在制备的过程中产生。
