介绍N嵌入若干类型基质中的半导体纳米颗粒的研究是目前是一个非常活跃的研欧洲杯猜球平台究区域。粒径在1 ~ 欧洲杯猜球平台20 nm范围内的小颗粒与块状材料[1]的物理化学性质有很大的不同。多种半导体纳米颗粒已经以不同的基质(如聚合物,玻璃和沸石)合成,主要目的是通过欧洲杯猜球平台控制粒度来改变它们的性质。因此,对这些系统的兴趣已经被驱动,因为在非线性光学、光伏转换、催化、光电子等领域的特定技术应用中定制材料的特性的可能性。沸石是由Si、Al和O原子组成的纳米多孔晶体材料,通过通道相互连接,形成欧洲杯足球竞彩笼状的框架结构,具有分子尺寸。有不同的技术将化合物半导体合并到明确和有序的沸石笼中。分子筛的笼和孔道都是纳米尺寸,是非常适合自组装和稳定半导体团簇的位置。文献[2-6]对几种半导体-沸石体系进行了研究和报道。 当其尺寸与激子BoHR直径相当时,半导体材料的性质的修改更强大。PBS是一种具有窄能带隙的IV-VI化合物半导体,0.41eV,300K,高介电常数,17.3和小电子有效质量,<0.1M *[7]。对于这种半导体材料,最后两个参数的值产生了一个大的激子玻尔直径,大约18 nm[8-10]。因此,PbS是研究粒径效应的合适材料,因为合成小于18 nm的PbS纳米颗粒并不困难。欧洲杯猜球平台事实上,在具有尺寸在1-4nm之间的PBS纳米颗粒的系统中已经实现了粒度小于激子BoHR半径的强大限制制度。欧洲杯猜球平台在该工作中,通过碱性水溶液中的离子交换方法,在沸石Na-X中合成了平均尺寸为4nm的欧洲杯猜球平台PBS纳米颗粒。本文报道了PbS-Na-X分子筛体系的光学和结构性能。 实验用于制备样品的沸石是韦科化学公司的合成沸石X,分子式为Na2OAL.2O.3.2.5SIO.2。该沸石为faujasite型,硅铝比为1.25,孔径为0.9 nm。合成沸石基质内PbS的方法是在反应溶液的碱性条件下,利用硫脲,CS(NH2)2,作为碱性中的硫化物源解决方案。合成方法如下:沸石Na+-X首先用溶液0.1M NH处理4.不3.为了5.回流温度(约100ºC)小时。然后,通过过滤分离混合物,并依次洗涤该产物:用去离子水,用0.06M HCl溶液的6次,用0.06M的NaOH溶液和去离子水溶液6次。洗涤过程后,将经处理的沸石在室温下干燥。这一步的目的是na的交换+NH的沸石腔中的离子4.+离子分解为nh3.(气体)+ H+。因此,在此之后,我们获得了沸石NA+H+- x。PB.2+沸石中的离子交换过程如下:克沸石Na+H+-X加入到20mL乙酸20mL的溶液中。将该混合物在50℃的温度下磁搅拌2小时。PB.2+-交换沸石经过滤,用去离子水广泛洗涤,直至无铅2+通过滴下Na在过滤的液体中发现离子2年代。与s反应2-离子,一克PB2+- 将沸石加入到40ml 0.1M硫脲的溶液中并磁搅拌2小时。分别在55、65和75°C的温度下通过硫化工艺制备了三种样品。最后用去离子水洗涤样品,过滤收集。获得的样品是具有缺乏白色颜色的细粉末。在环境条件下,三个样品稳定,即在暴露于大气水分的接触时,它们的颜色不会改变。使用Rigaku D / MAX-2100衍射仪通过X射线衍射(XRD)测量来研究样品。样品的光学吸收光谱通过测量它们的漫反射光谱在Perkin Elmer公司的UV / VIS分光光度计330,然后通过使用所述的Kubelka-Munk的理论转化为吸光度单位获得。从JEOL 2010透射电子显微镜中进行的透射电子显微镜(TEM)测量测定PBS纳米颗粒的平均尺寸和结晶结构。欧洲杯猜球平台 结果和讨论不同温度下制备的三种PbS-Na-X样品的XRD谱图如图所示鲁德1.另外,在底部它绘制了纯Na-X沸石的XRD图案,显示了Faujasite沸石的衍射线(JCPDS#12345)。纯沸石和载PbS沸石的形态没有太大差异,说明X沸石的结晶度不受合成过程的影响。由于沸石基质中的小于浓度的PBS,PBS-Na-X样品的图案不会显示任何PBS衍射峰。
图1。卸载的Na-X沸石和三种PBS-Na-X样品的X射线衍射图。 在图2中,示出了在65℃下制备的样品的沸石微晶的TEM图像。在这幅图像中,可以观察到小于10纳米的颗粒均匀地嵌在微晶中,其边缘出现了纳米颗粒。欧洲杯猜球平台纳米颗粒具有非常明欧洲杯猜球平台确定义的球形形状。
图2。PBS-NA_X样品的TEM图像在65ºC时准备。 从该图像获得图3的直方图中所示的粒度分布,其平均尺寸为4.6nm,远小于PBS中的激子BoHR直径。
图3。从图中的图像获得的粒度分布鲁德2. 电子衍射图,如图4所示,用于测定纳米颗粒的晶体结构,从而识别它们。欧洲杯猜球平台
图4。沸石X中PBS纳米粒子的电子衍射图案。欧洲杯猜球平台 该图案中的亮点限定了表1中给出的纳米颗粒结晶晶格的横向距离,其中还给出了立方PBS晶体结构(Galena)的平面距离。纳米粒子的晶格间距与方铅矿结构的晶格间距非常吻合,因此我们可以得出结论,在TEM图像中观察到的沸石中嵌入欧洲杯猜球平台的纳米粒子是立方结构的PbS晶体纳米粒子。 表格1。PBS-NA-X样品的横向距离,PBS散装(Galena)及其相应的结晶格平面。
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2.87 |
2.96 |
(200) |
2.07 |
2.09 |
(220) |
1.77 |
1.79 |
(311) |
1.52 |
1.48 |
(440) |
1.36 |
1.36 |
(331) |
1.07 |
1.04 |
(440) |
三种PbS- na - x样品的光学吸收光谱给出了沸石基质中形成非常小的PbS颗粒的另一个直接证据,如图5所示。欧洲杯猜球平台在55ºC和65ºC制备的样品的光谱在500 nm左右有吸收开始,在75ºC制备的样品的光谱在800 nm左右有吸收开始。位置在三个样品的光谱中的吸收边缘被强烈地移动到较高的能量,而不是散装PBS的基本吸收边缘,表明量子限制的影响很大,因此纳米粒子的小尺寸的尺寸。欧洲杯猜球平台 图5。用漫反射光谱法测定了PbS-Na-X样品在室温下的吸收光谱。 此外,三个光谱显示两个清晰的吸收带,最大在260和400 nm。在胶体PBS颗粒的吸收光谱中观察到能量高于散装PBS的能量带隙的激发器吸收带,平均尺寸为4.3nm稳定聚乙烯醇(PVA)[9] [9]。欧洲杯猜球平台吸收带的最大值位于吸收光谱中的约600,400和300nm。用无限潜在的井和抛物线能带求解施罗德格方程,已经确定吸收带与1S有关E.-1S.H,1s.E.-1P.H和1 pE.-1P.H分别转换。还在聚合物[12]合成的PBS纳米颗粒的吸收光谱中观察到这些激子吸收带,[12]和Langmuir-Blodgett单层[13]。欧洲杯猜球平台因此,我们可以将吸收带的起源归类为400和260nm至1sE.-1P.H和1 pE.-1P.H分别在平均尺寸为4 nm的PbS纳米颗粒中发生转欧洲杯猜球平台变。在PBS-NA-X样品的光谱中,在260nm处的吸收带中的换档与300nm相比,在300nm由于1p引起的情况下观察频带E.-1P.H在PVA中稳定的PbS纳米粒子的转变可能是由于欧洲杯猜球平台沸石基质的影响。在最近的一篇论文中,我们发现了1sE.-1P.H和1 pE.-1P.H以沸石A为基体的PbS球形纳米粒子的光谱在280和390 nm处发生转变,平均粒径为4.3 nm[6]。欧洲杯猜球平台平均尺寸在0.56和1.1nm之间的PBS簇也在沸石Y中合成。该系统的吸收光谱显示在约300nm的单个吸收峰。作为PBS-Y系统的吸收光谱中缺乏兴奋结构的缺失的结构被解释为窄带间隙半导体如PBS的弱激子结合能量。 PBS纳米粒子的球形形状及其在Na-X沸石基质中的分布是与参考文献中报道欧洲杯猜球平台的PVA中稳定的胶体PBS纳米颗粒的特性非常相似。由于纳米颗粒的平均尺寸,4.6 nm,比大小的超级大笼在沸石X, 1.欧洲杯猜球平台3海里,可以得出结论,PbS纳米颗粒不封装在X沸石笼但zeolita嵌入式一致矩阵,如图2所示图像的。尽管PbS纳米颗粒并不位于分布规律的沸石笼内,但它欧洲杯猜球平台们表现出有趣的特性,即其规则的球形和最显著的结晶度。半导体的晶体质量与其光学吸收中的激发器吸收的外观有关[3]。因此,在图5中观察到的激发器吸收可归因于PBS纳米颗粒的良好晶体质量,由图4所示的点电子衍射图标负载。欧洲杯猜球平台 结论在这项工作中,我们已经报道了一种基于离子交换的简单化学方法,用于在沸石Na-X中合成PBS纳米粒子。欧洲杯猜球平台PBS纳米颗粒具有平均尺寸欧洲杯猜球平台为约4.0nm的球形形状。它们具有Galena结构的晶体结构,并在沸石基质中均匀地嵌入。1sE.-1P.H和1 pE.-1P.H在PBS-Na-X系统的吸收光谱中观察到的兴奋转变在PBS纳米颗粒的晶体质量方面解释。欧洲杯猜球平台 确认我们承认博士R. Machorro来自CCMC-UNATM的弥漫反射测量和I. Gradibla-Martínez的技术援助,F.Ruiz-Medina,M.A.Hernández-Landaverde,J.E.Curbina-Alvárez,R.Flores-Farias和P. Garcia。这项工作是由Queretaro,México(项目编号)的CONCYTEQ经济支持QRO-2003-C01-10419)。 参考文献1.T. Tridade,P. O'Brien和N. L. Pickett,“纳米晶半导体:合成,属性和观点“,化学。母体。,13(2001)3843-3858。 2.J. He, Y. Ba, C. I. Ratcliffe, J. A. Ripmeester, D. D. Klug, J. S. Tsea, "Y”沸石中硅纳米团簇的封装性质达成。理论物理。列托人。那74 (1999) 830-832. 3.陈伟,林兆军,王占国,林兰英,”分子筛y”中CdS簇合物的形成及其光学性质的新观察,固态交流,100(1996)101-104。 4.陈伟,王占国,林兆军,钱家军,林兰英,”Zeolite-Y中PBS簇形成的新观察,理论物理。列托人。那6.8 (1996) 1990-1992. 5.R.Ochoa-Landín,M.Flores-Acosta,R.Ramírez-Bon,H. Arizpe-Chávez,M.Sotelo-Lerma和F.F.Castillón-Barraza,“在碱性溶液中生长的沸石中CDS簇的表征“那J. Phy。化学。固体,64(2003)2245-2251。 6.M. Flores-Acosta,M.Sotelo-Lerma,H. Arizpe-Chávez,F.F.Castillón-Barraza和R.Ramírez-bon.,“沸石中的球形PBS纳米粒子的激发器吸收欧洲杯猜球平台”,固态Commun。那128 (2003) 407-411. 7。J.I.Pankove,“半导体中的光学过程“,(多佛出版公司,纽约,1971)。 8。A.K. Dutta, T. Ho, L. Zhang and P. Stroeve, "硫化铅纳米和微晶在超分子聚合物组件中的成核和生长“,化学板牙。那12(2000) 1042. 9。T.D. Krauss和F.W. Wise,“PBS纳米晶体激子敏孔耦合的拉曼散射研究“,理论物理。Rev.,B 55(1997)9860-9865。 10.T. Okuno,A.A.Papovskii,T.Ogawa,I. Amagai和Y.Masumoto,“PBSE和PBS量子点的强大限制”,J. Lumin,89(2000)491-493。 11.R. S. Kane,R. E. Cohen和R. Silbey,“嵌段共聚物纳米反应器中PbS纳米团簇的合成化学。板牙。8 (1996) 1919 - 1924。 12.Z.、王素华、杨树文。无规共聚物离聚体中PbS纳米晶体的合成与表征化学。母体。,11(1999)3365-3369。 13.李林,曲林,王林,吕锐,彭旭鹏,赵颖,李廷锦,”两亲子石寡聚物中量子尺寸PBS的制备与表征朗米尔-Blodgett Monolayers“,朗缪尔,13(1997)6183-6187。 14.L. Guo,K. Ibrahim,F.Q.刘,X.c.AI,Q.S.李,H.S.朱和Y.H.zou,“新型PBS纳米颗粒的瞬态光学性能涂有2,6-O-二烯丙基-B-CD“,欧洲杯猜球平台j . Lumin。那82 (1999) 111-114. 15.A. Martucci,P.Innocenzi,J. Fick和J.D. Mackenzie,“掺杂有PBS量子点的Zirconia-Ormosil®薄膜”,J.非晶体。固体,244(1999)55-62。 联系方式 |