Ag掺杂氧化锌纳米材料的制备及高压相变拉曼光谱研究

王世霞，胡天意，杨 梦

上海理工大学理学院，上海 200093

引 言

ZnO是典型的宽禁带直接带隙半导体氧化物，具有较高的激子束缚能和优异的光学、电学、磁学以及气敏等物理化学特性[1-2]。ZnO在自然界主要以三种晶体结构存在，分别为六角纤锌矿(B4相)、立方岩盐矿(B1相)和立方闪锌矿(B3相)结构[3]。ZnO纳米材料的性质与其结构密切相关，不同结构ZnO纳米材料性能不同，元素掺杂可改变ZnO的晶体结构和带隙宽度，影响ZnO晶体内部缺陷，是提高ZnO材料性能的有效手段[4-5]。

近年来，研究者通过对ZnO进行形貌和结构可控设计、元素掺杂以及异质复合结构等方式制备ZnO微纳材料，对ZnO微纳材料进行改性，实现了ZnO纳米材料晶体形貌、尺寸控制以及掺杂金属的异质结复合结构的合成应用研究[3，6-7]。纳米材料光学应用研究表明，以罗丹明B为光催化模型，Ag的掺杂可以提高光催化反应效率[8]。

压力作为独立于温度和化学组分的物理参数，探索高压条件下纳米材料的结构、性质及相变规律，可为制备超硬和多功能的高压相材料提供实验与理论依据，进而拓宽材料的应用范围[9-10]。ZnO纳米材料的高压研究表明，ZnO在10 GPa左右从六方纤锌矿结构(B4相)到立方岩盐结构(B1相)压致相变，并且伴随着体积减小，卸压后相变过程可逆并有一定的滞后性。Jiang等研究了大块体材料以及晶粒尺寸为12 nm的ZnO高压相变行为，发现大块体材料ZnO在9.9 GPa左右发生了由纤锌矿结构到岩盐结构的相变，而12 nm的ZnO发生相变的压力增大到15.1 GPa，相变压力减小约50%[11]。……