四枝杈納米氧化鋅成核機(jī)理、可控制備及性能研究.pdf

1、上海交通大學(xué)碩士學(xué)位論文 摘要 第 I 頁 申請上海交通大學(xué)碩士學(xué)位論文 四枝杈納米氧化鋅成核機(jī)理、可控 四枝杈納米氧化鋅成核機(jī)理、可控 制備及性能研究 制備及性能研究 學(xué) 校：上海交通大學(xué) 院 系： 系：微納科學(xué)技術(shù)研究院 班 級： 級：B0834091 學(xué) 號： 號：108

2、3409017 碩 士 生： 生：王萬君 專 業(yè)： 業(yè)：微電子學(xué)與固體電子學(xué) 導(dǎo) 師： 師：楊春生 教授 郭守武 教授 2011 年 1 月 上海交通大學(xué)碩士學(xué)位論文 摘要 第 III 頁 四枝杈納米氧化鋅成核機(jī)理、可控 四枝杈納米氧化鋅成核機(jī)理、可控 制備及性能研究 制備及性能研究 摘

3、要 四枝杈納米氧化鋅（T-ZnO）具有獨(dú)特的物理化學(xué)、納米三維結(jié)構(gòu)等性能，在光電子器件、生物醫(yī)藥、信息技術(shù)及能源領(lǐng)域等具有廣闊的應(yīng)用前景。然而 T-ZnO 的成核機(jī)理研究及可控合成方法均存在缺陷，阻礙了更深入的認(rèn)識 T-ZnO 及其應(yīng)用開發(fā)。本文系統(tǒng)研究了 T-ZnO 的成核機(jī)理及形貌轉(zhuǎn)變機(jī)制、可控制備條件，合成出結(jié)構(gòu)和形貌可控的納米 T-ZnO，并研究了其光催化性質(zhì)。 利用熱蒸發(fā)快速氧化法，在高溫下成功獲得 T-ZnO 的核結(jié)構(gòu)，并通

4、過控制反應(yīng)條件，制備出結(jié)構(gòu)和形貌可控的 T-ZnO 納米材料。理論研究及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析均表明，T-ZnO 晶核的形成符合“octa-twin”晶體成核模型。 XRD、 SAED 及 HRTEM 分析表明，T-ZnO 及其晶核具有相同的六方纖鋅礦晶體結(jié)構(gòu)； SEM 及 TEM 表明制備的 T-ZnO 晶核可以作為枝杈的生長中心， 并通過構(gòu)建二維形核模型解釋了成核過程與枝杈形貌之間的內(nèi)在聯(lián)系。分析發(fā)現(xiàn)，T-ZnO 的枝杈類型有三棱柱型與六棱柱

5、型，這些形貌的形成與成核時正負(fù)極性面的極性生長相關(guān)聯(lián)。 在氧氣濃度過高時， T-ZnO 核的負(fù)極性面能夠長大形成額外的晶面，并在熱應(yīng)力作用下開裂。EDS 表明 T-ZnO 及其核結(jié)構(gòu)的鋅氧濃度比大于 1，單一枝杈內(nèi)鋅含量沿著枝杈生長方向逐漸降低。 通過對比分析影響 T-ZnO 制備的主要因素：反應(yīng)溫度、氧氣流速及氮?dú)饬魉倥cT-ZnO 的微觀形貌及產(chǎn)率的關(guān)系，確定制備高產(chǎn)率、高質(zhì)量 T-ZnO 的反應(yīng)條件。將所制備的高質(zhì)量 T-ZnO 用