臺灣博碩士論文加值系統

中文摘要
由XRD可確定有ZnGa2O4的存在，並Scherrer’s Eqn來計算XRD的顆粒大小，微波法的ZnGa2O4顆粒大小7.8±0.5nm、微波冷凝法的ZnGa2O4為8.1±0.5 nm，比沉降法(9.6±0.5nm)較小。
在SEM與EDS中，微波冷凝法的ZnGa2O4比例符合原子比1:2:4，但微波法的ZnGa2O4比例卻不成原子比例，表示微波法的ZnGa2O4是不可用的。PL中，兩法皆有出現ZnGa2O4的光譜，而文獻中所提的波最強為470nm，本實驗所做出最強的波長卻為400nm左右，並分別看出微波冷凝法的製作純度較其它兩法好。
CV中的ZnGa2O4在兩個不同系統下皆有陰極電流於-1V以下產生，-1~1V間並無電流的產生，故可分析其為N型半導體。但在Na2SO4系統下，則有部分的是因為電極崩解使溶液進入電極表面產生的電流。
由於微波法與微波冷凝法所製作的電極，在氫氛過程中，會使電極產生脆裂的現象，並且在加電壓與電流時會產生電極崩解，使得電極無法使用，故無法測得ECL的結果。

英文摘要
The evidences show ZnGa2O4 exited from XRD. The results indicate that the particle size of ZnGa2O4 made by microwave assisted synthesis method is about 7.8±0.5nm, and the ZnGa2O4 made by microwave assisted synthesis with cooling method is about 8.1±0.5nm，they smaller than the ZnGa2O4 made by direct precipitation method is about 9.6±0.5nm.
The ZnGa2O4 made by microwave assisted synthesis with cooling method is match atom ratio(Zn:Ga:O=1:2:4) from analyzing XRD、SEM and EDS. But microwave assisted synthesis method is not match atom ratio. These two methods all show ZnGa2O4 spectrum in PL. The peak is 400nm in microwave assisted synthesis method and microwave assisted synthesis with cooling method. Peak centralizing indicates less impurities in microwave assisted synthesis with cooling method. The CV of ZnGa2O4 in tow system have cathode current under -1V, there are no current during -1~1V. So it’s N-type semiconductor.
After the reduction process, the electrodes easily broke. When potentio state gives electrode voltage and current, it will broke uselessly. So we can’t read ECL data.

目錄
指導教授同意書..............................................i
口試委員審定書.............................................ii
碩士論文授權書............................................iii
誌謝......................................................iv
中文摘要....................................................v
英文摘要...................................................vi
目錄.....................................................vii
圖表目錄...................................................ix
第一章 序論.................................................1
1-1 前言...................................................1
1-2 研究目的................................................4
第二章 文獻回顧.............................................6
2-1 微波合成原理............................................6
2-1-1 微波合成奈米顆粒.......................................8
2-2 發光材料...............................................10
2-2-1 奈米鋅鎵氧化物.......................................12
2-2-1-1 X光繞射分析(X-ray diffraction, XRD)................14
2-2-1-2 掃瞄式電子顯微鏡(Scanning Electron Microscope ,SEM)...16
2-2-1-3 循環伏安量測(Cyclic Voltammetry, CV)...............17
2-2-1-4 發光機制...........................................19
2-2-1-4-1光激發螢光(Photoluminescence, PL) ................21
2-2-1-4-2 電極之電化學螢光激發原理...........................23
2-2-1-4-2-1 定不同電位量測的激發光譜.........................26
2-2-1-4-2-2 定不同電流量測的激發光譜.........................29
第三章 實驗................................................32
3-1 材料..................................................32
3-2 儀器..................................................33
3-3 材料合成製備...........................................35
3-3-1 沉降法ZnGa2O4電極的製備...............................35
3-3-2 微波法與微波冷凝法ZnGa2O4電極的製備....................36
3-3-2-1 微波法與微波冷凝法之差異.............................38
3-4 鈀-氫(Pd-H)參考電極製備.................................39
3-5 流程圖................................................46
第四章 結果與討論...........................................48
4-1 XRD分析...............................................48
4-2 SEM分析...............................................54
4-3 PL分析................................................58
4-4 CV分析................................................61
4-5 ECL分析...............................................64
4-6 TL分析................................................67
第五章 結語................................................69
參考文獻...................................................70

圖表目錄
表2-1微波於光譜中對分子所產生的效應............................7
表4-1不同的氫氣鍛燒溫度與時間，ZnGa2O4的材料性質..............65
圖2-1 微波合成示意圖Tb:整體溫度; Ti:瞬間點的溫度...............8
圖2-2金的奈米結構(a)微波加熱2分鐘(b)一般加熱19分鐘(c)脈衝微波加熱19分鐘....................................................10
圖2-3 ZnGa2O4在不同溫度燒結下的XRD..........................15
圖2-4 ZnGa2O4:Eu+ 塊材與奈米顆粒的XRD.......................15
圖2-5 經過氫氣還原過後，塊材ZnGa2O4之XRD.....................16
圖2-6 ZnGa2O4電極在2M NaOH溶液下的CV圖......................18
圖2-7沉降法製成的ZnGa2O4電極在2M NaOH+0.5M Na2S2O8溶液下掃描速率為50mV(vs Pd-H)的CV圖.....................................19
圖2-8 能帶結構圖...........................................20
圖2-9 以254nm波長激發沉降法製ZnGa2O4的PL....................22
圖2-10 不同的比例所產生的PL (a=0.35, b=0.4, c=0.45, d=0.5, e=0.55, f=0.6, g=0.65)....................................23
圖2-11 電化學激發螢光系統裝置................................25
圖2-12 ZnGa2O4的發光機制在S2O82-電解液.....................26
圖2-13 ZnGa2O4電極在-2~-5V(vs. Ag/AgCl)的電化學螢光圖，溶液為0.5M Na2S2O8 & 2M NaOH....................................28
圖2-14 ZnGa2O4:Mn電極在-1.5V(vs. Ag/AgCl)的電化學螢光圖，溶液為0.5M Na2S2O8 & 2M NaOH...................................28
圖2-15 ZnGa2O4:Mn電極在-2~4V(vs. Ag/AgCl)的電化學螢光圖，溶液為0.5M Na2S2O8 & 2M NaOH...................................28
圖2-16 電極於Na2SO4溶液中的發光機制..........................30
圖2-17 ZnGa2O4電極在3~6mA/cm-2的電化學螢光圖，溶液為0.5M Na2SO4....................................................30
圖2-18 ZnGa2O4:Mn電極在3~6mA/cm-2的電化學螢光圖，溶液為0.5M Na2SO4....................................................31
圖3-1 加入過量氨水成品呈現非晶質，不具結晶性...................35
圖3-2 微波冷凝裝置圖........................................38
圖3-3 白金電極於酸性溶液中之循環伏安圖，100 mV/s..............42
圖 3-4 白金電極於鹼性溶液中之循環伏安圖，100 mV/s.............43
圖3-5 白金電極於中性溶液中之循環伏安圖，100 mV/s..............43
圖3-6 鈀-氫電極在酸性溶液下的衰退曲線.........................44
圖3-7 鈀-氫電極在鹼性溶液下的衰退曲線.........................44
圖3-8 鈀-氫電極在中性溶液下的衰退曲線.........................45
圖3-9 電化學激發光量測.....................................45
圖3-10 沉降法的流程圖.......................................46
圖3-11 微波法與微波冷凝法的流程圖............................47
圖4-1 沉降法製ZnGa2O4的XRD.................................49
圖4-2 微波合成法製ZnGa2O4的XRD..............................50
圖4-3 微波冷凝合成法製ZnGa2O4的XRD..........................50
圖4-4 微波法製ZnGa2O4燒結500℃的XRD.........................51
圖4-5 微波冷凝法製ZnGa2O4燒結500℃的XRD.....................51
圖4-6 氫氛沉降法製ZnGa2O4的XRD..............................52
圖4-7 氫氛微波法製ZnGa2O4的XRD..............................52
圖4-8 氫氛微波冷凝法製ZnGa2O4的XRD..........................53
圖4-9 沉降法製ZnGa2O4的SEM.................................55
圖4-10 微波法製ZnGa2O4的SEM................................55
圖4-11 微波冷凝法製ZnGa2O4的SEM.............................56
圖4-12 沉降法ZnGa2O4的EDS..................................56
圖4-13 微波法ZnGa2O4的EDS..................................57
圖4-14 微波冷凝法ZnGa2O4的EDS..............................57
圖4-15 微波法掃瞄範圍EX:200~400nm;EM:300~800nm..............59
圖4-16 微波冷凝法掃瞄範圍EX:200~400nm ;EM:300~800nm.........59
圖4-17 以254nm波長激發微波法與微波冷凝法製ZnGa2O4的PL.........60
圖4-18 微波法製成的ZnGa2O4電極在2M NaOH與0.5M Na2S2O8 溶液下掃描速率為50mV(vs Pd-H)的CV圖…................................61
圖4-19微波冷凝法製成的ZnGa2O4電極在2M NaOH與0.5M Na2S2O8 溶液下掃描速率為50mV(vs Pd-H)的CV圖..............................62
圖4-20微波法製成的ZnGa2O4電極在0.5M Na2SO4 溶液下掃描速率為50mV(vs Pd-H)的CV圖...........................................62
圖4-21 微波冷凝法製成的ZnGa2O4電極在0.5M Na2SO4 溶液下掃描速率為50mV (vs Pd-H)的CV圖......................................63
圖4-22 ZnGa2O4電極在0.5 M Na2SO4 溶液下，掃描速率為50mV(vs Ag/AgCl)的CV圖............................................63
圖4-23 沉降法製成的ZnGa2O4電極於不同施加電位(vs. Pd-H)下的電化學激發螢光光譜，溶液為2M NaOH+0.5M Na2S2O8....................65
圖4-24 固態法製ZnGa2O4的電化學激發螢光(vs. Pd-H)，所觀察到的螢光強度，溶液為2M NaOH+0.5M Na2S2O8...........................66
圖4-25 加溫中的ZnGa2O4電極.................................68
圖4-26 冷卻後的ZnGa2O4電極.................................68

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