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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:紀乃瑋
論文名稱:奈米氧化鋅之製備、微結構與發光特性之研究
論文名稱(外文):A Study on the Synthesis, Microstructures and Luminescent Properties of ZnO Nanoparticles
指導教授:陳登銘陳登銘引用關係
學位類別:碩士
校院名稱:國立交通大學
系所名稱:應用化學系
學門:自然科學學門
學類:化學學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2002
畢業學年度:90
語文別:中文
論文頁數:88
中文關鍵詞:奈米氧化鋅逆相微乳液相圖微乳液光致發光光譜圖色度座標掃瞄式電子顯微鏡穿透式電子顯微鏡
外文關鍵詞:ZnO nanoparticlesReverse microemulsionPhase diagramMicroemulsionPhotoluminescence spectraChromaticity coordinatesSEMTEM
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本研究藉由微乳液法合成奈米級氧化鋅螢光粉,其主旨在探討奈米螢光材料之製程、微結構及發光特性之相互關係。
微乳液法分為正相及逆相微兩類型,本論文分別採用此種配方以合成六方結構奈米氧化鋅微粒,最佳製程條件為350 ℃,燒成3.5小時。雷射粒徑分佈結果顯示,測得的奈米粒子尺寸範圍主要分佈在48~62 nm,平均粒徑為57 nm。而掃瞄式電子顯微鏡顯示,奈米粒子明顯地形成奈米團簇,另一方面,穿透式電子顯微鏡則顯示,大部分奈米粒子尺寸範圍在10~25 nm,最小粒徑尺寸達8~12 nm。
本論文嘗試調配不同比例的界面活性劑、油相及水相,並探討三者比例與奈米氧化鋅粒子尺寸、X射線繞射圖譜、光致發光光譜圖(PL)和CIE色度座標圖的相互關係。X射線繞射圖譜顯示:逆相微乳液系統中,界面活性劑的含量固定時,改變油相和水相的重量比,則所得奈米氧化鋅的X射線繞射圖譜最強繞射峰之半高寬隨水相含量增加而減小,且光致發光放射光譜圖在可見光範圍,放射峰波長呈現紅位移的現象。正相微乳液系統中,界面活性劑的含量固定時,當油相和水相之比例愈接近相圖中單相(A區域)中間區域時,則所得到的奈米氧化鋅產物其尺寸愈小,同時光致發光放射光譜圖,放射峰波長呈現藍位移的現象。

The goal of this research is to investigate the correlations among synthetic conditions, microstructures and luminescence for ZnO nanoparticles derived from microemulsion method. Normal and reverse microemulsion routes were adopted to prepared wurtzite ZnO nanoparticles and the optimal conditions were found to be 350℃ and 3.5 hr. The size of ZnO nanoparticles was found to be in the range of 48-62 nm with average size of 57 nm, as determined by laser light scattering method. On the other hand, the clustering of nanoparticles was apparently observed by SEM and as indicated by TEM micrographs, the size distribution lies in the range of 10-25 nm, which smallest particles obversed in the range of 8-12 nm.
Both types of microemulsions with different proportions of surfactants:oli phase:water phase have been adopted to prepare ZnO nanoparticles, which were further characterized by the techniques such as X-ray diffraction (XRD), scanning and transmission electron microscopes (SEM and TEM), photoluminescence (PL) spectra, and CIE coordinates . We also tried to establish the correlation between microemulsion compositions and sizes of ZnO nanoparticles.
As indicated by XRD, with decreasing content of oil phase:water phase ratio of the reverse microemulsion system, the FWHM of the strongest diffraction peak (200) was found to decrease and a red shift in emission wavelength (λem) in the visible range of PL spectra was also observed. With the ratio for oil:water content of the microemulsion system approaching the central region of the three-component phase diagram of p-xylene-glycerol-AOT, the size of ZnO nanoparticles was found to become smaller and the correspondingλem was observed to exhibit a blue shift in visible range of the PL spectra.

目 錄
頁次
中文摘要 i
英文摘要 ii
誌謝 iv
目錄 v
表目錄 ix
圖目錄 x
第一章 緒論 1
1.1 發光材料 1
1.2 奈米技術 1
1.3 奈米螢光體材料 2
第二章 原理 3
2.1 微乳液系統 3
2.2 界面活性劑、正相微乳液與逆相微乳液 3
2.2.1界面活性劑 3
2.2.2 正相微乳液與逆相微乳液 4
2.3 奈米粒子 4
2.3.1 奈米粒子的性質 6
2.3.1.1 體積效應 6
2.3.1.2 量子侷限效應 7
2.3.1.3 表面效應 7
2.3.1.4 奈米粒子的形狀 8
2.3.2 奈米粒子的製備方法 9
2.3.2.1 化學方法 9
2.3.2.1.1 水熱合成法 9
2.3.2.1.2 溶膠-凝膠法 10
2.3.2.1.3 化學氣相沈積法 10
2.3.2.1.4 電化學法 11
2.3.2.1.5 超音波化學法 11
2.3.2.2 物理方法 11
2.3.2.2.1 氣體蒸發法 11
2.3.2.2.2 雷射剝削法 12
2.4 螢光體發光特性之量測 12
2.4.1 激發與放射光譜之量測 12
2.4.2 色度座標之計算 12
2.5 氧化鋅晶體結構簡介 13
2.6 氧化鋅發光機制簡介 13
第三章 文獻回顧及研究動機 18
3.1 文獻回顧 18
3.2 研究動機 20
第四章 研究方法 21
4.1 實驗藥品 21
4.2 儀器設備 22
4.3 實驗步驟及流程 25
第五章 結果與討論 27
5.1 奈米氧化鋅合成條件之研究 27
5.1.1 奈米氧化鋅之微乳液合成原理 28
5.1.2微乳液法合成前驅物熱重分析之研究 27
5.1.3微乳液法合成氧化鋅最佳溫度條件 28
5.2奈米氧化鋅組成鑑定與微結構分析 28
5.2.1組成鑑定 28
5.2.1.1濃度比例因素之研究 29
5.2.1.2燒成因素之研究 30
5.2.2奈米氧化鋅微結構分析之研究 30
5.2.2.1 雷射光散射量測法 31
5.2.2.2掃瞄式電子顯微鏡影像分析鑑定 32
5.2.2.2.1 燒成因素之研究 32
5.2.2.2.2濃度比例因素之研究 32
5.2.2.3 穿透式電子顯微鏡影像分析鑑定 33
5.3 奈米氧化鋅之光致發光光譜之研究 34
5.3.1 正相微乳液法所合成奈米氧化鋅光致發光光譜圖之
研究 34
5.3.2 逆相微乳液法所合成奈米氧化鋅光致發光光譜圖之
研究 35
5.4 奈米氧化鋅之CIE色度座標之研究 35
第六章 結論 37
參考文獻 39

參考文獻
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