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硫化锌纳米材料是一种典型的Ⅱ-Ⅵ族半导体材料，具有光电催化特性，高红外透过率以及优异的电学性能，被广泛地应用于阴极射线管，太阳能电池，红外窗口材料等元器件。ZnS具有两种晶型：纤锌矿型(α-ZnS)和闪锌矿型(p-ZnS)，在常温下很难得到纤锌矿型的硫化锌。本论文采用一种新颖的声化学制备技术，在常温下制备了α,-ZnS纳米晶，并研究了其反应机理和反应动力学。同时在此基础上发展了一种声化学-微波水热法来制备ZnS纳米晶，即采用微波水热工艺对声化学法获得的产物进行后处理。采用声化学法在ZnS纳米晶晶格中成功引入了Mn2+离子，并采用超声-陈化两步合成这一新方法制备了锰掺杂硫化锌(ZnS:Mn)纳米晶，主要研究内容和结果如下。
以无水氯化锌(ZnCl2)，硫代乙酰胺(TAA)为起始原料，采用声化学法在常温下(＜80℃)制备了纤锌矿相的ZnS纳米晶(α-ZnS)，系统研究了超声功率、反应体系pH值、超声水浴温度以及原料中Zn/S摩尔比等工艺因素对合成ZnS纳米晶的影响。采用X-射线衍射分析(XRD)，不差扫描量热分析(DSC)，透射电子显微镜(TEM)以及选区电子衍射分析(SAED)等手段对产物进行了表征。结果表明，所得ZnS纳米晶平均晶粒尺寸在10nm左右，颗粒分散性好，选区电子衍射图中三个衍射环分别对应于α-ZnS的(002)、(110)和(112)三个晶面。随着超声功率增强，ZnS纳米晶粒度降低。反应时间小于110min时，随超声功率增加，产物的合成速度增大。随着反应时间的延长，合成速度随超声功率的增大出现极值。反应体系的pH值能在一定程度上影响生成产物的形貌和粒度。对声化学法制备ZnS纳米晶反应机理的初步探讨研究表明，超声辐射有利于形成具有六方相结构的前驱物碱式氯化锌，从而为α-ZnS纳米粒子的生长提供模板。通过对声化学法制备ZnS纳米晶的动力学机理进行研究发现，随着反应温度的提高和反应时间的延长，反应产物中硫化锌的含量增加。采用阿仑尼乌斯公式可以计算出采用声化学法制备ZnS纳米晶的反应活化能仅为29.88kJ/mol。
在以上基础上，采用声化学-微波水热法制备了结晶性能有所改善的ZnS纳米晶，并采用XRD、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、SAED、紫外可见光谱(UV-Vis)、红外吸收光谱(IR)以及光致发光光谱(PL)等手段对样品进行了表征。结果表明，所制备的ZnS纳米粒子粒径大约在5nm左右，为α-ZnS纤锌矿结构，六方晶系，禁带宽度Eg为3.91eV。通过光致发光谱分析发现，所制备的ZnS的荧光特性与激发波长具备依赖关系，激发波长为235nm时，发射峰峰值位于419nm左右，且经微波水热后处理30min所制备的试样在此处具有最好的发光性能；激发波长为366nm时，发射峰峰值位于490nm左右，经微波水热后处理40min所制备的试样在这一位置具有最好的发光性能。
采用声化学法，以无水氯化锌，四水氯化锰以及硫代乙酰胺为原料，成功制备出锰掺杂的硫化锌(ZnS:Mn)纳米晶，以XRD、TEM、PL光谱为表征手段经过分析表明，所制备ZnS:Mn纳米晶平均晶粒尺寸为10nm左右。合成ZnS:Mn纳米粒子的形貌接近于球形，所制备试样有两个主要的发射峰，位置在480nm和570nm左右，后者与体材料ZnS:Mn相比发生了明显蓝移，但仍表现为橙黄色发光。原料中Zn:Mn:S(摩尔比)为3:1:4，锰离子掺杂浓度为2.64at％时，光致发光光谱发射峰强度达到最大值。
采用新颖的超声-陈化两步合成工艺成功制备了ZnS:Mn纳米晶，研究了原料中Mn2+离子起始掺杂浓度对掺杂效率的影响，结合XRD和能谱分析(EDS)，结果表明，原料中Mn2+离子起始掺杂浓度分别为5at％和25at％时所对应的实际锰掺杂浓度分别为0.96at％和0.61at％。