ZnO納米棒晶薄膜的溶液化學(xué)法制備與性能研究.pdf

1、能源與環(huán)境問(wèn)題日益突出,納米晶太陽(yáng)能電池(NPC)以其工藝簡(jiǎn)單,成本低廉以及可望規(guī)模化生產(chǎn)等優(yōu)勢(shì)成為綠色能源領(lǐng)域的研究熱點(diǎn).本文綜述了NPC電池及其光陽(yáng)極材料的發(fā)展,研究了納米ZnO棒晶薄膜的溶液化學(xué)法制備及其在輔助電場(chǎng)下的生長(zhǎng),并對(duì)ZnO納米棒晶薄膜的生長(zhǎng)機(jī)理進(jìn)行了討論. 本文采用過(guò)飽和硝酸鋅/氫氧化鈉溶液在ZnO晶種面上制備均勻一致,取向好,長(zhǎng)徑比大的ZnO納米棒晶薄膜；用相平衡圖和羥基氧化反應(yīng)討論了無(wú)電場(chǎng)和電場(chǎng)下ZnO薄膜

2、的沉積機(jī)理；采用了SEM、XRD、YEM、HRTEM和UV-VIS表征了薄膜的相組成、結(jié)晶形貌和透光率. 提出了過(guò)飽和溶液中ZnO的結(jié)晶包括特定表面上的異質(zhì)成核和隨后的晶體生長(zhǎng)兩個(gè)過(guò)程；溶液化學(xué)法中ZnO納米棒沿c軸方向?qū)訝钌L(zhǎng):外加電場(chǎng)下OH氧化,產(chǎn)生的H<'+>增加基底附近的過(guò)飽和度,同時(shí)電場(chǎng)促進(jìn)離子的吸附和擴(kuò)散,降低成核勢(shì)壘.二者均有助于ZnO納米棒的生長(zhǎng). 研究了基底的預(yù)處理及無(wú)電場(chǎng)和電場(chǎng)下各種溶液生長(zhǎng)條件如前驅(qū)

3、體溶液的濃度、沉積的溫度和時(shí)間對(duì)納米棒生長(zhǎng)的影響.研究表明,制得的ZnO納米棒直徑約25 nm,生長(zhǎng)1.5 h后長(zhǎng)600～800 nm.無(wú)電場(chǎng)時(shí)制得的ZnO納米棒屬纖鋅礦結(jié)構(gòu),而在電場(chǎng)下制得的主要是紅鋅礦結(jié)構(gòu).ZnO晶種面的織構(gòu)對(duì)納米棒的形態(tài)具有明顯的影響,300～400℃熱處理、急冷或低的拉膜速度或適量PEG添加的條件下制備的晶種面具有更高的晶體取向和較少的表面缺陷.從而導(dǎo)致生長(zhǎng)面高的成核密度,使得ZnO納米棒能夠在垂直于基底的方向上