ZnO納米結(jié)構(gòu)的制備與控制.pdf

1、ZnO納米材料由于寬的帶隙(3.37meV)和高的禁帶激發(fā)能(59meV)，以其奇特的光電性能在激光、催化、氣敏、壓電、傳感等方面得到了廣泛的應(yīng)用。所以，ZnO納米結(jié)構(gòu)的制備、控制與應(yīng)用研究成為當(dāng)前納米材料的研究熱點(diǎn)之一。 本文設(shè)計了簡單、實(shí)用的絡(luò)合劑輔助水熱法和熱氧化方法，合成了ZnO納米棒陣列、納米螺旋槳陣列、納米帶陣列以及納米球等結(jié)構(gòu)，研究了相關(guān)機(jī)理，具體內(nèi)容如下： (1)氨水、氫氧化鈉輔助水熱法制備ZnO納米陣列

2、 采用鋅片，與0.6mol/L的氨水、1.0mol/L的NaOH溶液分別反應(yīng)，在鋅片上制備了排列整齊、有高度生長取向的ZnO納米棒陣列。利用SEM、XRD、HRTEM、PL等技術(shù)檢測了樣品的形貌和晶體結(jié)構(gòu)，產(chǎn)物為纖鋅礦單晶ZnO，沿(002)晶面擇優(yōu)生長；在396nm出現(xiàn)了較強(qiáng)的發(fā)光峰，488nm出現(xiàn)了微弱發(fā)光。 鋅片在4～8mol/L的氨水中100℃反應(yīng)18h，在鋅片的氣—液界面附近，生長了ZnO納米螺旋槳陣列。同時，

3、在氣相和溶液中的鋅片上，發(fā)現(xiàn)了ZnO納米棒陣列和納米錐結(jié)構(gòu)。 (2)有機(jī)胺類化合物輔助水熱法制備ZnO納米錐 采用鋅片與0.3mol/L的乙二胺、3mol/L的丁胺、0.25mol/L的EDTA水溶液反應(yīng)，制備了直徑略有不同的ZnO納米錐。在乙二胺中制備的產(chǎn)物的發(fā)光峰分別位于397nm、488nm、562nm。 (3)絡(luò)合物水解法制備ZnO球形顆粒 利用酒石酸鋅的水解反應(yīng)，在水溶液中制備了由超細(xì)顆粒組裝的

4、ZnO球形顆粒，XRD、HRTEM檢測結(jié)果表明顆粒為纖鋅礦ZnO多晶結(jié)構(gòu)，在溶液中添加乙二醇，產(chǎn)物的尺寸和分散性得到了改善。 (4)熱氧化法制備ZnO納米帶、納米線陣列 鋅片和H2O在500～800℃反應(yīng)，制備了ZnO尖形納米帶陣列，SEM、XRD、HRTEM的結(jié)果說明納米帶是纖鋅礦單晶ZnO，沿(101)晶面擇優(yōu)生長，納米帶的尺寸隨反應(yīng)溫度的升高而增大；鋅片在空氣中加熱到480℃制備了ZnO納米線陣列，該陣列的發(fā)光峰位