多孔氧化鋅納米結構的形態(tài)控制及機理研究.pdf

1、氧化鋅是一種重要的Ⅱ—Ⅵ族直接寬帶隙半導體材料（其禁帶寬度為3．37 eV），在室溫下具有較大的激子束縛能（60 meV），能在室溫及更高溫度產生近紫外的短波激子發(fā)光。氧化鋅是一種同時具有半導體和壓電雙重性質的功能材料，具有良好的導電、導熱和化學穩(wěn)定性。豐富的結構和性質使得氧化鋅在光學、光電、傳導、傳感、以及生物等不同領域有許多潛在的應用，如光子晶體、光發(fā)射二極管、光探測器、光敏二極管、氣體傳感器、太陽能電池、光電器件、傳感器和光催化等

2、。到目前，ZnO納米棒、納米管、納米環(huán)以及海膽狀、骨狀、羽毛狀形貌和結構已經通過溶膠－凝膠法、化學氣相沉積法、電化學沉積法等多種方法制備成功。當前，尋求氧化鋅的新結構、新性質和新的應用領域已成為材料研究重點之一。 本文首先介紹了ZnO的六方晶系纖維礦結構，進而討論了ZnO電學、光學等方面的性質。然后研究了ZnO在催化，傳感器和陶瓷方面的應用以及溶膠—凝膠法，化學氣相沉積法等制備ZnO的方法。 第二章介紹了用商業(yè)納米氧化鋅

3、燒結得到的氧化鋅陶瓷和三氯甲烷作為原料，采用高壓釜腐蝕和高溫（500℃）裂解相結合的方法得到了表面納米化的ZnO陶瓷。通過形貌和結構的表征研究了其形成過程：首先由CHCl3分解產生的HCl腐蝕普通的ZnO陶瓷表面，在陶瓷表面形成片狀的Zn5（OH）8Cl2—H2O晶體。然后經過高溫退火使Zn5（OH）8Cl2—H2O晶體分解后形成多孔的氧化鋅納米結構，從而得到表面納米化的ZnO陶瓷。 第三章研究用ZnCl2和乙二胺作為原料，通過

4、液相法合成六邊形片狀前驅體Zn5（OH）8Cl2—H2O，然后通過高溫（500℃）裂解的方法分解Zn5（OH）8Cl2—H2O制備得到多孔ZnO微米片。通過形貌和結構的表征研究發(fā)現(xiàn)，前驅體和最終產物（多孔ZnO）具有相同的六邊形片狀的基本結構，電子衍射圖像表明多孔ZnO微米片是單晶。在研究過程中，還分析了乙二胺對前驅體形貌的影響。從而初步解釋了多孔ZnO微米片的形成過程。最后，我們研究了實驗溫度、溶液濃度和反應物比例等實驗條件對多孔Zn