一維金屬氧化物納米陣列的制備及其性質研究.pdf

1、一維納米材料具有形狀上的各向異性，它們在某個方向上的生長速度遠高于其他方向，從而在兩個維度上的尺寸維持在納米級別。因為其形貌不同于塊體材料和其它納米結構的形貌，因此在光、電、磁、力、熱以及在化學方面表現出一些特殊的性質，這些性質使其在太陽能電池、催化劑、光電器件和傳感器等方面具有廣闊的應用前景。特別因其具有較大的長徑比和有序的間隙，一維納米材料作為太陽能電池的光陽極可以為電子的傳輸提供便捷的通道，從而可以提高電子的傳輸效率;并有利于電解

2、質的填充和傳輸，以及促進染料的再生。因此，一維納米材料是目前納米材料中最熱門的研究領域之一。本文采用水浴加熱法和微波加熱法制備了CuO納米棒陣列，利用微波加熱法制備了ZnO納米線陣列，并分別研究了它們的微結構和光電特性。本研究主要內容包括：
　?、挪捎盟〖訜岱ㄖ苽淞薈uO納米棒陣列。首先采用提拉法在FTO玻璃襯底上生長一層CuO納米種子層，種子層對納米棒的生長和形貌起著非常重要的作用。然后把長有種子層的襯底置于裝有前驅液的燒杯里

3、采用水浴鍋加熱。研究發(fā)現隨著溫度的升高CuO納米棒的直徑變小。通過紫外可見吸收譜測出溫度較高時得到的CuO納米棒具有較大的帶隙。
　?、撇捎眠B續(xù)滴加溶液微波加熱法制備了整齊的CuO納米棒陣列。X射線衍射顯示納米棒具有很好的結晶性，生長取向沿[020]方向。CuO納米棒的長度隨著加熱時間的延長線性增加，生長率～544 nm/h。本文研究了微波對CuO生長的作用機理，因為CuO是極性金屬氧化物，在電場作用下很容易被極化，所以在微波的電

4、場下偶極相互作用使微波能量可以直接轉化成CuO的能量，使得CuO納米棒在短時間內可以長到幾個微米。研究發(fā)現這些整齊的CuO納米棒陣列在室溫下呈現出較強的磁各向異性，磁各向異性的來源可能是CuO納米棒的形狀各向異性和表面未得到補償的自旋引起的。
　?、遣捎眠B續(xù)滴加溶液微波加熱法制備了ZnO納米線陣列。獲得了一系列長度為3-17μm的ZnO納米線陣列，納米線的長度隨著生長時間線性增加，將其用作染料敏化太陽能電池的光陽極時，發(fā)現隨著納米

5、線長度的增加染料敏化太陽能電池的效率逐漸提高，這是由于長的納米線擁有較大的表面積可以附載更多的染料，因此可以提高電池的效率。
　?、炔捎眠B續(xù)滴加溶液微波加熱法和脈沖激光沉積技術制備了ZnO@TiO2復合納米陣列結構。首先采用微波加熱法制備了垂直的ZnO納米線陣列，然后采用脈沖激光沉積法在ZnO納米線陣列表面沉積不同厚度的TiO2殼層。并研究了ZnO納米線表面沉積不同厚度的TiO2層對染料敏化太陽能電池性能的影響，研究發(fā)現復合納米結