管狀ZnO納米結(jié)構(gòu)的水熱法合成及場發(fā)射特性研究.pdf

1、在本文中,我們采用ZnCl2溶液和濃氨水(25％)為反應(yīng)物,利用一種簡單的水熱法,制備了不同形貌的氧化鋅(ZnO)納米/微米結(jié)構(gòu)。同時(shí)對部分ZnO納米結(jié)構(gòu)的光學(xué)和場發(fā)射性能進(jìn)行了研究。主要內(nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)如下： 1.通過適當(dāng)改變實(shí)驗(yàn)條件,如溶液濃度、溶液pH值、反應(yīng)時(shí)間、襯底、反應(yīng)溫度等,我們得到了ZnO納米棒、納米錐、納米盤,納米花以及首次成功合成了六棱柱形和錐形兩種不同形貌的納米管等。同時(shí),我們對實(shí)驗(yàn)條件與形貌之間的關(guān)系做了定性

2、分析。 2.對兩種不同形貌的管狀ZnO的形成機(jī)理進(jìn)行了詳細(xì)的研究。 (1)我們使同時(shí)配制的反應(yīng)溶液經(jīng)歷相同的加熱時(shí)間(3個(gè)小時(shí)),但使其冷卻后在室溫下保持的時(shí)間不同。經(jīng)歷不同溫度過程的樣品的SEM圖像清晰地展示了管狀ZnO在水溶液中的演化過程。 (2)證實(shí)了管狀ZnO是從ZnO棒和錐演變而來。ZnO棒處于亞穩(wěn)態(tài)的(0001)富鋅面具有優(yōu)先化學(xué)溶解的性質(zhì)導(dǎo)致了管狀結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)。 (3)提出了一個(gè)“兩個(gè)階段”的

3、生長模型。在整個(gè)生長過程中ZnO的水熱沉積和溶解同時(shí)存在。第一個(gè)階段對應(yīng)于在較高的溫度下前驅(qū)物Zn(NH3)42+沉積形成ZnO。第二個(gè)階段是一個(gè)浸蝕的過程,它發(fā)生在前驅(qū)物Zn(NH3)42+在較高的溫度時(shí)耗盡或水熱沉積在較低的溫度停止后。 (4)證實(shí)了ZnO納米管的形貌與第一階段的時(shí)間有關(guān),而納米管的管深則由侵蝕階段的時(shí)間決定。 3.場發(fā)射測試表明錐形ZnO納米管具有非常出色的場發(fā)射性能,它的開啟電場和域值電場分別為