SnO2纳米结构的光学性质研究

利用化学气相沉积法和水热法，制备出形貌、排列、组装密度、物理性质等可控的新型有序SnO2纳米结构，实现SnO2纳米结构与其它纳米结构（或微结构材料）的有效集成。并结合低温、时间分辨技术的激发光谱和发射光谱，研究SnO2纳米结构的发光起源和发光机理。探索与缺陷或表面有关的能态在带隙中的形成和位置；结合SnO2纳米结构的形貌、微观结构、各发光带的寿命和缺陷能态在带隙中的位置，探讨各发光带所对应的电子跃迁过程、物理过程。在理解其发光机理的基础上，进一步提出改善其发光性能的可行措施并验证所提出的发光机理。

利用化学气相沉积法和水热法，制备出了形貌、排列、组装密度、物理性质等可控的多孔SnO2纳米结构、SnO2量子点、SnO2纳米立方体等纳米结构，实现SnO2纳米结构与其它纳米结构的有效复合，如SnO2/SnS2, SnO2/Sn等。通过对制备过程的监控，研究了这些纳米结构形成的机理；利用荧光和拉曼光谱技术研究了SnO2纳米结构的光致发光特性，着重探讨了纳米结构中各发光中心的发光起源及电子跃迁过程。其主要结果如下： .纳米结构的可控制备方面：1、室温下利用阳极氧化法制备了多孔SnO2纳米结构。基于不同电压、反应物浓度和反应时间的探究我们获得了多孔阳极SnO2纳米结构的最优生长条件，并对多孔阳极SnO2纳米结构薄膜的形成机理进行了探讨。2、在180 °C水热条件下，利用0.3-6 mass%的H2O2溶液对SnS2纳米颗粒进行氧化0.5-12 h，同步制备出了具有异质结结构的SnS2/SnO2复合纳米结构。3、在0.1 M的NaOH溶液中以锡板作为锡源，在180 °C温度下合成出了SnO2纳米立方体，样品的TEM图显示纳米立方体为实心体。通过对立方体形成过程的详细分析，我们认为Ostwald熟化机制在SnO2纳米立方体的形成过程中起了决定性作用。4、以PS微球为模板旋涂四氯化锡胶体溶液的方法制备了大小尺寸可控的有序多孔SnO2纳米结构，该结构具有非常高的比表面积，可以在光催化、气敏传感等方面得到应用。5、采用水热法以HMT(六次甲基四胺)为活性剂制备出二氧化锡核壳结构微球，提出了核壳结构微球的形成机制。6、利用水热法制备了二氧化锡量子点，其粒径分布为4–7 nm。高分辨透射电子显微镜(HRTEM)观察结果发现各种粒径的量子点均有良好的分散性。.光学性质方面：在SnO2的各种纳米结构中，室温下通常会在600－620 nm左右呈现一橙红光发射峰，该发射峰与样品中的氧空位浓度有着密切关系，通过高温氧气气氛下的退火，该峰的发光强度得到很大程度的下降。另外，通过对样品的EDS和XPS分析发现，有该峰存在的样品都含有较高浓度的氧空位，说明该峰起源于样品中的氧空位缺陷态。另外，在SnO2纳米结构中除了常见的橙红光发射峰外，在某些SnO2纳米结构中还会出现一蓝光发射带，这一蓝光发射带的峰位在不同的纳米材料中略有不同(450-480 nm)。通过低温荧光光谱和高温退火技术，发现该峰不但