制备条件对ZnS∶Mn纳米晶晶体结构和发光性质的影响

以乙二胺和水为溶剂,采用溶剂热法制备了Mn离子掺杂的ZnS纳米晶,探讨了反应温度、掺杂离子浓度及锌硫比对ZnS:Mn纳米晶晶体结构和发光性质的影响.采用X射线衍射、荧光光谱等手段进行了表征,结果表明,反应温度高于180℃时才会生成纯硫化锌,而调整锌硫比,会得到不同晶型的硫化锌,Mn离子掺杂浓度则对硫化锌的生成和晶型无明显影响,对发光强度有一定影响.在220℃、锌硫比为1:1、Mn离子掺杂浓度为1%的条件下制备的硫化锌纳米晶具有比较好的发光性质.     

ZnS:Mn荧光粉的溶剂热法制备及其发光性能

采用溶剂热法合成了ZnS∶Mn荧光粉,讨论了锰掺杂量对硫化锌发光性能的影响。通过扫描电镜(SEM)、X射线粉末衍射仪(XRD)、紫外可见分光光度计(UV-Vis)和荧光分光光度计(PL)对合成的ZnS∶Mn荧光粉的结构和光学性能进行了表征。结果表明:ZnS∶Mn荧光粉的平均粒径为13.5nm,在波长340nm~200nm处有强吸收,Mn离子浓度在所研究范围内,锰掺杂量对硫化锌的晶型、结晶度、粒径无影响,但对其能级结构影响显著,且随着Mn离子掺杂量的增加,发光强度先增加后减小,掺杂量为5%时达到最大值。     

核壳结构CdS：Mn/ZnS纳米晶的制备与光学性能研究

以3-巯基丙酸为稳定剂,采用共沉淀法在水相中合成了CdS∶Mn掺杂纳米晶,然后进一步将ZnS包覆于CdS∶Mn纳米晶表面,制备了CdS∶Mn/ZnS核壳结构纳米晶。利用X射线衍射（XRD）,透射电子显微镜（TEM）和紫外-可见吸收光谱（UV-Vis）对纳米晶的结构、形貌和光学性质进行了表征,发现制备的纳米晶具有优秀的单分散性,确认合成了CdS∶Mn/ZnS核壳结构纳米晶。通过荧光光谱（PL）研究了纳米晶的发光性质和光稳定性,结果表明包覆壳层后纳米晶的发光强度显著提高,最高可达8倍,且Mn2＋离子的发光峰峰位置随着ZnS壳层数的增加而红移。此外,核壳纳米晶的光稳定性大大提高。     

ZnS:Cu纳米颗粒的制备及发光性质

采用水热法制备了Cu离子掺杂的ZnS(ZnS:Cu)纳米颗粒,研究了锌硫比和反应时间对ZnS:Cu纳米颗粒光致发光性质的影响.通过X射线衍射(XRD)和透射电子显微镜(TEM)对样品的物相和形貌进行分析表征,发现该方法得到立方闪锌矿结构的球形ZnS: Cu纳米晶,粒径在1～6nm之间.室温下,用350nm波长的紫外光激发ZnS:Cu纳米粒子,可以得到归属于浅施主能级与铜￡z能级之间的跃迁产生的绿色发光,发光强度随锌硫比的增大和反应时间的延长先增强后减弱,发射峰位随锌硫比和反应时间的变化有一定移动.认为浅施主能级为与硫空位有关的能级,锌硫比和反应时间对硫空往的数量和能级位置有一定影响.     

ZnS纳米晶的无膦法制备及表征

以硬脂酸锌和硫脲作为锌源与硫源,无膦绿色溶剂油酸（OA）作为单一的反应溶剂和包裹剂,利用一步合成路线制备ZnS纳米晶,实验结果表明,该方法制备出的ZnS纳米晶为立方闪锌矿结构,ZnS纳米晶的形成过程是典型的Ostwald熟化过程。改变反应条件不仅可以调控纳米晶的成核和生长,而且对其光学性能也有重要影响。     

Mn∶ZnS胶体纳米晶的结构及光谱性质研究

利用一种绿色的合成工艺,采用巯基乙酸作为配体,在水溶液中成功合成了水溶性的Mn∶ZnS纳米晶,并研究了掺杂浓度对Mn∶ZnS纳米晶的结构及光谱性质的影响。XRD结果表明,合成的Mn∶ZnS纳米晶呈立方闪锌矿结构,通过谢乐公式估算的样品的平均晶粒尺寸约为2.1nm;随着掺杂浓度的增加,产物的晶胞参数逐渐减小,表明Mn离子已经掺入到ZnS纳米晶中,该发现与EDX结果相吻合。FT-IR光谱发现,配体巯基乙酸成功包覆在纳米晶的表面。Raman图谱进一步证实,Mn∶ZnS纳米晶为立方闪锌矿结构。UV-Vis吸收谱表明,不同掺杂浓度Mn∶ZnS纳米晶的吸收峰均随粒径的减小向短波长方向移动,通过吸收峰计算的纳米晶平均粒径为2.3nm。     

不同离子激活的ZrO2纳米粉发光性质的研究

采用均相沉淀法制备出四方相氧化锆(t-ZrO2)纳米晶,引入不同类型的激活离子(包括稀土离子、过渡金属离子及其他典型的掺杂离子),采用单掺及共掺的方式系统的研究了掺杂ZrO2纳米晶的发光,并对不同的离子掺杂浓度及不同的合成温度对掺杂的ZrO2纳米晶发光性质的影响进行了阐述.     

微波辅助合成ZnS∶Ce纳米晶

以乙酸锌为锌源、硫酸高铈为铈源、硫代乙酰胺为硫源、淀粉为分散剂,微波辅助合成了ZnS∶Ce纳米晶。通过X射线衍射仪、红外光谱仪、荧光分光光度计和激光粒度分析仪对其物相结构、原子键价结构、光学性能和颗粒粒径大小进行了表征分析。研究了不同Ce离子掺杂量对产品结构和光学性能的影响。结果表明:所制备的ZnS∶Ce纳米晶体具有闪锌矿立方相结构,其晶粒大小分布范围为3.5~4.5nm;颗粒大小范围为100~600nm,D50=290nm。激发波长为230nm时,其荧光发射峰在408nm处;掺杂Ce离子浓度增加,ZnS∶Ce纳米晶材料的荧光强度降低,其原因是发生了浓度淬灭现象。     

Mn,Cu掺杂对ZnS∶Mn,Cu电致发光材料亮度的影响

采用水热法制备了ZnS∶Mn,Cu电致发光材料,利用透射电镜对发光材料的结构和形貌进行表征,并且探讨了Cu2+、Mn2+掺杂量和反应温度对ZnS∶Mn,Cu发光材料亮度的影响。结果显示,随着Cu2+、Mn2+掺杂量的增加,发光材料的亮度也随之增加,但对于Cu2+、Mn2+掺杂都存在最佳值,当Cu2+掺杂量0.2%,Mn2+掺杂量4%,温度150℃时,得到的电致发光材料亮度较高,粒径约10nm左右。     

Ce3+、Mn2+掺杂Zn3（BO3）2的制备及其发光性能

采用共沉淀法在700℃和较短的烧结时间下制备了Zn3(BO3)2和不同浓度的Ce3+、Mn2+离子掺杂的Zn3(BO3)2纳米晶粉末,对合成产物的发光性质及发光机理进行了研究。利用荧光分光光度计、X射线粉末衍射仪以及透射电镜对其光学性能和纳米晶形貌进行了表征。结果表明Ce3+离子掺杂的Zn3(BO3)2样品在340～400nm之间有强的荧光发射,其最高发射峰峰位为365nm,在Ce3+掺量为0.5%(摩尔分数,下同)时发光强度达到最高值。Ce3+取代Zn2+离子作为发光中心,Mn2+离子作为激活剂加入,并不影响荧光发射峰的位置,但能够有效增强其发光强度。当Mn2+离子掺量为0.7%(摩尔分数)时,Ce3+、Mn2+共掺杂的Zn3(BO3)2纳米晶发光强度达到最高值。     

基于ZnS纳米材料的生物分子检测

利用三种发光波长的ZnS基纳米材料（ZnS、ZnS：Cu和ZnS：Mn）作为荧光标记物进行人免疫球蛋白（IgG）分子的免疫检测,X射线衍射（XRD）表明,过渡金属离子掺杂会导致ZnS纳米晶的结晶化尺寸减小;荧光光谱显示,ZnS、ZnS：Cu和ZnS：Mn纳米材料的发光波长分别为430nm、560nm和590nm。利用羊抗人IgG作为捕获抗体,分别制备免疫检测金基底和ZnS基荧光探针,分别进行空白实验、加入待测物人IgG实验,表明具有很好的检测选择性。     

水热法制备ZnS∶Cu纳米晶及其光致发光性能

采用水热法制备了不同掺杂浓度的ZnS∶Cu(0~0.6%(原子分数))纳米晶。结果表明,ZnS∶Cu纳米晶为立方晶系闪锌矿结构,晶粒尺寸在3~4nm之间;相比未掺杂的ZnS纳米晶,掺杂ZnS∶Cu纳米晶在500nm处产生了发射光谱(PL)。这是由于发光中心位于446和468nm两个PL光谱与ZnS自身的缺陷有关,发光中心位于500nm的绿光为浅施主能级(S缺陷)与铜t2能级之间跃迁而产生。并且其发光强度随掺杂浓度显著增强,当浓度为0.4%(原子分数)时达到最大值,进而发生了浓度淬灭现象。     

Zn_(1-x)Mn_xS稀磁半导体的合成与光学性能

通过水热法制备不同掺杂浓度的Zn_(1-x)Mn_xS(x=0.00,0.02,0.05,0.07)稀磁半导体材料,研究Mn~(2+)掺杂浓度对ZnS纳米棒微观结构和光学性能的影响。采用X射线衍射(XRD)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、选区电子衍射(SAED)、X射线能量色散分析谱仪(XEDS)和紫外可见吸收光谱(UV-vis)对样品的晶体结构、形貌和光学性能进行表征。结果表明:制备的所有样品均具有结晶良好的纤锌矿结构,没有杂峰出现,生成纯相Zn_(1-x)Mn_xS纳米晶。样品形貌为纳米棒状结构,分散性良好。掺杂的Mn元素进入到ZnS纳米晶中,Mn~(2+)替代了Zn~(2+),而且随着Mn掺杂量的增加晶格常数减小。同时UV-vis光谱发现样品的光学带隙增大,发生了蓝移现象。     

Fe掺杂ZnS半导体纳米晶的微乳液法制备及其性能研究

采用Span 80/Tween 80/cyclohexane/wa-ter微乳液体系合成了ZnS∶Fe纳米晶,分别利用XRD、TEM、荧光光谱对其相结构、形貌及光学性能进行了研究。结果表明合成的ZnS∶Fe纳米晶为球形,平均粒度约3nm。随着Fe离子掺杂浓度的增加,发光峰强度先增大后减小,浓度为1%的时候发光峰强最大。对ZnS∶Fe纳米晶的荧光衰减曲线进行测试并计算得到其荧光寿命为3.07ns。     

复合结构纳米晶CdS：Cu/CdS的制备及光学特性

在非配位溶剂中合成了高质量的CdS纳米晶核,并利用Cu2+离子对其进行掺杂,制备了CdS:Cu纳米晶.通过进一步采用连续离子层吸附反应的方法对CdS:Cu纳米晶进行表面修饰,得到CdS:Cu/CdS复合结构纳米晶.利用X射线衍射(XRD),透射电镜(TEM),紫外可见吸收光谱(UV-Vis)和荧光光谱(PL)对其结构、形貌以及光学性质进行了表征和分析,结果表明:所制备的复合结构CdS:Cu/CdS纳米晶为立方闪锌矿结构;与CdS纳米晶核相比,掺杂Cu2+可以使其表面态发光发生红移;在CdS:Cu纳米晶中,通过改变掺杂Cu2+的浓度,可以实现表面态发光在570和620nm之间的连续调节.与未经包覆的CdS:Cu纳米晶相比,包覆层CdS增强了纳米晶CdS:Cu的稳定性.     

ZnS包覆 SiO2核壳和空腔结构纳米球制备研究

ZnS包覆SiO2三维核壳结构或空腔结构纳米球可用于光子晶体的组装.本实验采用层层自组装法,利用二氧化硅模板表面的静电作用吸附纳米晶粒子,生成纳米晶包覆层,制备核壳结构的SiO2@ZnS和SiO2@ZnS：Mn^2＋纳米球.控制氢氟酸对二氧化硅的蚀刻程度,制备了空腔型硫化锌纳米球.采用XRD、UV、PL、TEM、SEM、AFM等测试手段对核壳结构和空腔型硫化锌纳米球进行了表征.结果表明ZnS纳米晶包覆SiO2后,在其表面形成了包裹紧密、形貌规整、粒径均一的ZnS壳层;经5%氢氟酸蚀刻得到的空腔纳米球结构完好、厚度均匀.     

沉淀法制备ZnS∶Cr纳米晶及其光学性能研究

以十二烷基苯磺酸钠和六偏磷酸钠作为分散剂,采用沉淀法制备了ZnS及不同掺杂浓度的ZnS∶Cr纳米晶。利用XRD和TEM对纳米晶物相和形貌进行了分析。结果表明,ZnS和ZnS∶Cr纳米晶均为立方闪锌矿结构,利用谢乐公式估算ZnS和ZnS∶Cr纳米晶平均粒径分别为2.1和2.2nm。TEM观察到纳米晶近似为球形,平均粒度为3nm左右,具有较好的单分散性且分布均匀。荧光光谱(PL)表明,纳米晶在420、440和495nm处有发射谱带,前两者被认为是S空位深陷阱发光,后者被认为是表面态或中心辐射复合发光。     

不同晶型磷酸铈纳米材料的水热法合成及荧光性能

利用水热法成功地合成了不同晶型结构和形状的CePO_4纳米发光材料,并探讨了溶液pH值、反应温度等因素对其晶型结构、形貌及荧光性能的影响。结果表明,在酸性溶液中(pH 1)制备的CePO_4呈现纳米棒状并具有很好的结晶度,而在碱性溶液中(pH 12)制备的样品则为球状的纳米颗粒,结晶度较低。CePO_4纳米材料的晶型结构也受制备温度的影响,在溶液pH为1时,120℃下制备的样品具有六方晶型;随着反应温度的升高,逐渐有单斜晶型的产物生成,当温度到达200℃时,制备的样品全为单斜晶型。荧光光谱的结果表明,各种条件下制备的CePO_4纳米材料均在300～450 nm之间有强发射谱带,但单斜晶型的CePO_4的荧光强度要远大于六方晶型的样品。     

复合结构纳米晶CdS∶Cu/CdS的制备及光学特性

在非配位溶剂中合成了高质量的CdS纳米晶核,并利用Cu²⁺离子对其进行掺杂,制备了CdS∶Cu纳米晶.通过进一步采用连续离子层吸附反应的方法对CdS∶Cu纳米晶进行表面修饰,得到CdS∶Cu/CdS复合结构纳米晶.利用X射线衍射(XRD),透射电镜(TEM),紫外可见吸收光谱(UV-Vis)和荧光光谱(PL)对其结构、形貌以及光学性质进行了表征和分析,结果表明:所制备的复合结构CdS∶Cu/CdS纳米晶为立方闪锌矿结构;与CdS纳米晶核相比,掺杂Cu²⁺可以使其表面态发光发生红移;在CdS∶Cu纳米晶中,通过改变掺杂Cu²⁺的浓度,可以实现表面态发光在570和620nm之间的连续调节.与未经包覆的CdS∶Cu纳米晶相比,包覆层CdS增强了纳米晶CdS∶Cu的稳定性.     

掺杂型ZnS纳米晶的发光性质及其在生物检测方面的研究进展

主要围绕ZnS纳米晶的制备、掺杂和表面修饰剂所引起的光学性质以及生物分子检测等问题展开了一系列的讨论。由于纳米晶体表面晶面的定向生长,控制着纳米晶形貌的变化,因此综述了多种制备纳米晶的方法。系统总结了对纳米晶进行掺杂而引起了本征发射波长的变化,并对其进行表面修饰从而达到改变其荧光性质的目的。国内外研究表明,对纳米晶进行表面修饰,可以利用表面修饰制备出量子产率高,易于生物分子偶联的水溶性的掺杂型ZnS纳米晶,因此可在生物标记、示踪、检测等多个领域发挥重要的作用,为在生物医学领域中的应用奠定基础,最后展望了ZnS纳米晶未来的发展前景。