氧化鋅多級(jí)微結(jié)構(gòu)的制備及表征.pdf

1、眾所周知，許多金屬氧化物具有特殊的物理化學(xué)性能，在光學(xué)、催化劑、染料敏化太陽(yáng)能電池、氣敏傳感器、發(fā)光二極管、紫外激光器等諸多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。因此，合成結(jié)構(gòu)新穎的金屬氧化物納米材料，并了解其生長(zhǎng)過程，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)尺寸、結(jié)構(gòu)及形貌的調(diào)控，對(duì)于深入研究結(jié)構(gòu)與性能的聯(lián)系、實(shí)現(xiàn)按照實(shí)際應(yīng)用去設(shè)計(jì)合成材料具有重要意義。
　　本文以ZnO為主要研究?jī)?nèi)容，以液相化學(xué)合成為手段，從材料新結(jié)構(gòu)和新方法的探索出發(fā)，致力于在水溶液中合成ZnO多級(jí)微結(jié)構(gòu)

2、(微/納米多級(jí)結(jié)構(gòu)、空心微球及納米陣列)，并對(duì)其形成規(guī)律及性能進(jìn)行了深入研究。
　　本文主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　1.采用低溫水熱法，以葡萄糖、檸檬酸鹽為輔助劑。首先制備出了檸檬酸鋅空心微球，然后在空氣氣氛中500℃煅燒制得ZnO空心微球。用XRD、TG-DTA、SEM、TEM、IR對(duì)產(chǎn)物的組成、結(jié)構(gòu)以及形貌進(jìn)行研究，用光致發(fā)光光譜儀(PL)測(cè)試產(chǎn)物的室溫光致發(fā)光性能。研究發(fā)現(xiàn)：該方法制得的空心微球結(jié)構(gòu)平均直徑約為1μm，壁厚

3、約為100 nm，且由20～30 nm左右的ZnO納米粒子組裝成。制得的ZnO空心微球具有較好的藍(lán)光發(fā)光性能。初步分析認(rèn)為ZnO空心微球的形成基于奧斯特瓦爾德熟化機(jī)制。
　　2.在室溫條件下，通過簡(jiǎn)單沉淀法制備出了花球狀的ZnO多級(jí)微/納米結(jié)構(gòu)。該多級(jí)結(jié)構(gòu)直徑約為3μm，是由大量厚度在15 nm左右暴露面為{1010}晶面的納米片相互交錯(cuò)組裝成。研究發(fā)現(xiàn)：體系的pH值、檸檬酸三納的量對(duì)產(chǎn)物的成分及形貌有較明顯的影響。該結(jié)構(gòu)的形成基

4、于兩步形核-生長(zhǎng)過程，且具有較好的紫外發(fā)射及光催化性能。
　　3.首先通過旋涂法把氧化鋅溶膠旋涂于玻璃片上，經(jīng)500℃高溫煅燒2 h制備出了含有ZnO納米粒子的種子基底。以種子膜為基底在低溫水熱條件下制備出了取向性較好的氧化鋅納米棒陣列。研究結(jié)果表明：所制備的氧化鋅納米棒陣列均為單晶，屬于六方晶系，具有沿[002]晶向擇優(yōu)取向生長(zhǎng)的特征。熒光測(cè)試結(jié)果表明：ZnO種子膜及三層種子膜基底生長(zhǎng)的納米棒陣列具有較強(qiáng)的紫外發(fā)射峰，以三層種子