文档介绍：钨酸盐纳米材料光致发光和光催化性质研究
重庆大学博士学位论文
学生姓名:张翠玲
指导教师:胡陈果教授
专业:凝聚态物理
学科门类:理学
重庆大学物理学院
二 O 一三年四月
Photoluminescence and Photocatalysis of the
Tungstates Nanocrystals
A Thesis Submitted to Chongqing University
in Partial Fulfillment of the Requirement for the
Doctor’s Degree of Philosophy
By
Cuiling Zhang
Supervised by Prof. Chenguo Hu
Specialty: Condensed Matter Physics
College of Physics of
Chongqing University,Chongqing, China
April 2013
中文摘要
摘要
随着环境污染治理和清洁能源发展的需求,材料的光催化、光致发光性质孕
育着广阔的应用前景。近几年的研究表明,钨酸盐锰酸盐作为一种重要的无机材
料,因具有较好的化学稳定性和热稳定性受到普遍重视。本论文工作以此为契机,
探索制备多种形貌的钨酸盐、锰酸盐纳米材料,深入研究光吸收、光致发光、光
催化性能的影响和温度对光致发光和电导性能的影响。主要研究工作及内容概括
如下:
(1)采用复合碱媒介法制备长度可控的钙钛矿结构的锰酸钡纳米棒,深入研
究光吸收性能,并从锰酸钡的能带结构、表面缺陷对能带影响和电子跃迁规则角
度研究形貌对吸收谱影响机理。研究发现,吸收谱有两个吸收峰,402 nm 的吸收
峰归因于 O 2P↓到 Mn t2g↓态跃迁,而位于 301 nm 的高能处吸收峰可以看作 O 2P↑
到 Mn eg↑态跃迁。比表面积的增大将会使表面氧离子向表面弛豫和氧空位增多,
导致 402 nm 处的光吸收红移;
(2)采用溶剂热的方法 180℃24 小时制条件下备长为 200 - 400 nm、宽为 20 nm
钨酸钴纳米线,研究温度对光致发光谱的影响,并深入分析了可见光区域发光谱
发生分裂及近红外区域发光产生的机理。10-250 K 可见光的两个发射峰 495 nm 和
3 1 1
530 nm 分别对应着从两个相近的 T1u 能级到 A1g 和自旋禁阻 T1g 到 A1g 的跃迁,
6-
后者因为自旋-轨道耦合而部分被允许,(WO6) 八面体附近的 Co 离子空位导致晶
格形变产生 J-T 效应,增加了在低能级 T1g 布居数,增强了 530 nm 处的跃迁。室
温条件下 700-1000 nm 存在较强的红外发光,该发光源于钨酸钴纳米线中钴离子空
位附近的 Co3+ 离子。发光强度随温度的变化与载流子输运淬灭、热淬灭和热释发
光有关。这种近红外发光的物质有望在红外探测、隐形技术上有重要应用.
(3)采用水热法选取不同量的反应物和 pH 值制备了钨酸锌纳米线和纳米棒,
用光辐照法制备表面修饰 AgO 纳米颗粒的 ZnWO4 纳米线复合材料,并制备纳米
钨酸锌覆盖的的氧化锌纳米颗粒 ZnWO4/ ZnO 复合纳米材料,研究材料的光催化、
光致发光性质。钨酸锌纳米短棒的光学带隙为 eV 和 ,纳米线的光学带
隙为 eV。光催化降解罗丹明 B 研究表明:形貌、浓度、能带结构对光催化性
能有重要影响,并从能带结构、表面缺陷和电子空穴分离等角度探讨影响机理;
研究 AgO 纳米颗粒表面修饰钨酸锌纳米线后的光催化活性,研究钨酸锌的光敏化
催化性能。
测量了不同温度下钨酸锌的光致发光谱,发现发射谱有几个发射带组成,其
发射峰位于 386nm, 436nm (中心峰位),495nm ,在大于 650nm 的近红外区域还
I
重庆大学博士学位论文
有红外发光;与钨酸钴、氧化锌和钨酸锌氧化锌复合材料的发射谱相比较,研究
晶格畸变、Zn3+对发光谱影响,探讨紫外可见光区域光谱分裂机理;与氧化锌钨酸
锌复合材料的红外发光相比较,分析红外区域发光机理;研究发光强度随温度变
化关系;
(4)水热合成长约 2µm 、宽度约为 50 nm 的钨酸镉为纳米棒,研究电阻随温
度变化规律,研究钨酸镉的光致发光谱,比较钨酸锌、钨酸钴