溶劑熱法納米氧化鋅晶體的控制生長(zhǎng)及其性能表征.pdf

1、晶體的各向異性決定了晶體不同的晶面或取向表現(xiàn)出不同的物理和化學(xué)性質(zhì)。同時(shí)納米尺度晶體材料的尺寸和形貌也直接影響納米材料的性質(zhì)。因此對(duì)于納米材料形貌(晶面)和尺寸的控制生長(zhǎng)一直是納米研究領(lǐng)域的焦點(diǎn)。溶劑熱法是達(dá)到納米材料尺寸和形貌可控合成的一種有效途徑。本研究采用有機(jī)試劑(主要是醇類或者水與醇的混合溶劑)作為溶劑熱反應(yīng)的溶劑，來(lái)制備ZnO微/納米晶體，通過(guò)改變?nèi)軇┑姆N類或堿的濃度或混合溶劑兩者的體積比來(lái)調(diào)控ZnO納米晶體的形貌和尺寸，并探

2、討了ZnO納米晶體生長(zhǎng)的內(nèi)部機(jī)理和不同條件對(duì)于ZnO納米晶體生長(zhǎng)模式的影響，同時(shí)研究了ZnO樣品的氣敏性質(zhì)、光催化等性質(zhì)。主要內(nèi)容包括： ⑴在溶劑熱條件下，用異丙醇作為溶劑，利用醋酸鋅和氫氧化鈉的反應(yīng)來(lái)合成ZnO納米晶體，通過(guò)改變氫氧化鈉的濃度來(lái)調(diào)控ZnO的形貌，發(fā)現(xiàn)隨著堿濃度的逐漸增大，ZnO的形貌從短棒變化到長(zhǎng)棒，再出現(xiàn)六方雙錐，最后變化到片。堿的濃度再增大時(shí)無(wú)產(chǎn)物生成。我們對(duì)其生長(zhǎng)機(jī)理進(jìn)行了探討。不同形貌ZnO的熒光性質(zhì)表

3、明，從棒、六方雙錐到片，其綠帶發(fā)光峰逐漸增大，生長(zhǎng)過(guò)程中產(chǎn)生的內(nèi)部缺陷越多綠帶發(fā)光越強(qiáng)。產(chǎn)物的光催化研究結(jié)果顯示，由于產(chǎn)物中極性晶面和非極性晶面比例不同，其對(duì)甲基橙的光降解效率大小次序?yàn)榘?六方雙錐>片。 ⑵在溶劑熱條件下，利用醋酸鋅和堿的反應(yīng)，選用碳鏈長(zhǎng)短及羥基數(shù)目不同的醇溶劑作為反應(yīng)介質(zhì)，制備出了棒狀、六方雙錐和球狀等形貌的ZnO納米晶體。在一羥基醇溶劑中，隨著碳鏈的增長(zhǎng)，由于溶劑分子對(duì)ZnO不同晶面的吸附能力不同，其形貌由

4、棒狀逐漸變化到六方雙錐。在二羥基醇中，由于醇溶劑分子在ZnO晶核表面很強(qiáng)的吸附作用，ZnO形貌一般都是球狀。氣敏實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明幾種形貌ZnO對(duì)乙醇都有較高的靈敏度。不同形貌ZnO對(duì)乙醇的靈敏度次序?yàn)椋喊?六方雙錐>球，也就是以Zn和O同時(shí)裸露的{10-10}面對(duì)氣敏的影響大于完全以氧裸露的{10-11}面。 ⑶在溶劑熱條件下，在水和醇的混合溶劑中，利用醋酸鋅和堿的反應(yīng)合成了具有孿晶界的手榴彈形和啞鈴形Zno微/納米晶體，通過(guò)調(diào)節(jié)反