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γ-辐照对半导体纳米材料的改性研究 中文摘要 中文摘要 随着经济社会的发展，环境友好和绿色环保越来越符合大众需求。材料制备 γ- 更需要节能、环保和绿色途径。长期以来， 辐照主要用于高分子材料的聚合、 改性和食品保鲜及杀菌等方面。本论文中，γ-辐照被用来改性半导体纳米材料， 原理就是利用高能γ射线(1.17和 1.33MeV)的能量进行化学合成和材料内部化学 键的断裂和缺陷生成的方法。 本论文主要是从以下几个方面阐述： (1) Gamma射线辐照能还原Ag SnO 并原位生长Ag纳米颗粒。本文中，没2 3 (0 500kGy) 有经过辐照和不同剂量 到 辐照过的产物被用来催化降解刚果红溶液。 在400kGy剂量的条件下，催化效果达到了最大值，并且是没辐照产物的3.7倍。 这个结论可能由于Gamma射线辐照产生了Ag/Ag SnO 异质结结构，增强了2 3 Ag SnO 和刚果红之间的路易斯酸碱结合，提高了催化效果。同时，介于我们在 2 3 研究中发现Ag SnO 是一种热不稳定的材料 我们以此为突破研究了加热后的产2 3 ， 物。结果发现400度下通过直接加热分解单源前驱体Ag SnO 可以直接得到2 3 Ag/SnO2 异质结结构材料，这种异质结结构能够提高材料的光催化效率。当 Ag/SnO 异质结结构材料被用来催化降解刚果红溶液时，催化效率是混合得的Ag2 和SnO 材料的3倍。 2 (2) Ag/Ag SnO2 3 纳米颗粒是通过不同剂量(0-500kGy)下辐照Ag SnO2 3 得到 的。这个辐照产物能被用来检测两种还原性气体(乙醇气体和硝基甲烷气体)、一 种氧化性气体(乙酸气体)。我们发现，气敏响应效果和辐照剂量相关，辐照剂量 Ag 400kGy 决定 含量的多少。实验结果显示， 剂量下，气敏效果最好：对于乙醇、 硝基甲烷和乙酸三种不同的气体，气敏响应分别提高了9、6.3和10.6倍。 (3) 我们对Gamma射线辐照之后的硅纳米线进行了研究。在这里，Gamma 射 线辐照过的硅纳米线的Si/SiOx界面处产生了一个新的缺陷，这个缺陷被电子自 29 旋共振谱证实。 Si核磁共振光谱表明辐照剂量对Q4结构有影响。这个现象也表 明硅纳米线独特的核壳结构有助于产生这种新的缺陷，这也可以提供一个合适的 模型去研究Si/SiOx界面处的缺陷。 (4) 石墨烯量子点(GQDs)也是一种半导体材料，我们的研究发现GQDs 的发 中文摘要 γ-辐照对半导体纳米材料的改性研究 射波长在0-500kGy辐照剂量范围内被证明可以调节在505-550nm 的范围之内。 其光致发光也明显提高并在100kGy剂量时达到最佳：峰的强度和荧光量子产率 是没辐照量子点的2.1和1.97倍，半峰宽比原来缩小了12%。此外，基于其低毒 性和良好的生物相容性，普通的量子点和100kGy剂量辐照过的量子点被用于4T1 癌细胞的生物荧光成像。实验结果显示，辐照过的量子点具有更好的荧光成像效 果。 (5) 硅纳米线是一种重要的半导体材料，具有核壳结构。在这个工作中，硅 纳米线在600摄氏度条件下热处理半个小时后，具有压电效应的α-石英能够长在 硅纳米线的界面处。这些纳米线被用来制备具有压电效应的纳米发电机。它可以 将动能转化为电能，当一个300g 的物体从30cm高处落在发电机上时，它能产 生36.5V 的输出电压和1.4μA 的响应电流。同时，我们的研究发现Gamma射线 辐照之后的硅纳米线也带有静电荷。 关键词：Gamma射线辐照，锡酸银，硅纳米线，石墨烯量子点，气体传感， 纳米发电机，生物成像。