ZnO纳米阵列的可控合成及其场发射特性

采用水热法在PS模板上制备了不同的ZnO纳米阵列,通过控制反应时间得到不同长径比的ZnO纳米阵列,真空场发射测试表明,使用PS模板的ZnO纳米阵列的场发射性能得到改善,主要因为长纳米棒与短纳米管交叉两层的阵列结构导致屏蔽效应减弱。较长反应时间制备的ZnO纳米棒具有较大的长径比,场发射较好。多次重复场发射测试发现,本实验制备的ZnO纳米棒阵列的场发射稳定性不是很好,还需进一步改善。     

提高丝网印刷ZnO纳米针场发射均匀性稳定性

针对现有的ZnO纳米针场发射均匀性、稳定性不良的问题,本文提出丝网印刷碳纳米管(CNTs)掺杂过滤的ZnO纳米针的方法来提高其均匀性和稳定性.场发射特性测试表明,ZnO纳米针经过滤后可以提高场发射均匀性,CNTs的掺杂提高了印刷ZnO纳米针薄膜的场发射电流密度和稳定性,印刷CNTs掺杂的ZnO纳米针薄膜在烧结温度为450℃时,印刷ZnO纳米针薄膜的场发射电流密度较高.该方法在ZnO纳米针场发射显示器的制作中有很好的实际应用价值.     

ZnO单晶纳米棒阵列的水热法合成及光催化性能

采用水热法在各种衬底上低温、一步合成出一维有序ZnO单晶纳米棒阵列。以透明导电玻璃(ITO)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)以及铜作为衬底时,必须预先沉积一层ZnO薄膜作为形核层才能获得ZnO纳米棒阵列。然而,以黄铜作为衬底时,无需形核层也能获得纳米棒阵列。采用SEM、XRD、紫外吸收光谱等方法对纳米棒的结构以及形貌等进行了表征。此外还发现ZnO纳米棒阵列具有很好的紫外光催化活性,3h内对亚甲基蓝的降解率达到53%。尽管修饰CdSe层有助于提高ZnO纳米棒阵列在可见光波段的吸收,但其紫外光催化活性反而降低。并具体讨论了ZnO纳米棒阵列的合成与光催化性能。     

ZnO纳米材料制备及其场发射性能的研究

采用水热法制备形貌和尺寸各异的纳米ZnO材料。用X射线衍射分析仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)测试产物结构和表面形貌,分析影响纳米ZnO材料生长的因素,探讨纳米ZnO的生长机理。研究了各种形貌ZnO阵列的场致发射特性。实验结果表明,在各种ZnO纳米结构中,纳米管的场致发射性能最好,其最大电流密度可达到0.2mA/cm2,开启场强2.5V/μm,为寻求良好场发射性能的ZnO纳米材料提供了一个可行的途径。     

碳纳米管掺杂ZnO复合材料的乙醇气敏特性研究

采用简单的一步式水热法制备了颗粒状纳米ZnO,以纳米ZnO为基体材料通过球磨法进行碳纳米管(CNTs)掺杂制备CNTs-ZnO复合材料，研究了改变CNTs含量(1%、3%、5%)对ZnO传感器气敏性能的影响。结果表明：通过CNTs掺杂，ZnO传感器的灵敏度得到大幅度提高且工作温度呈现降低的趋势，其中3%-CNTs/ZnO复合材料在最佳工作温度360℃下对乙醇浓度为100×10^-6的响应值(S=R_a/R_g)为98.329,是纯纳米ZnO的2.5倍。优异的性能主要归因于CNTs的掺杂增加了CNTs-ZnO复合材料的比表面积，而且可以促进CNTs在ZnO界面形成p-n异质结。     

纳米碳管/氧化锌异质结构的合成及发光性质

以纳米碳管（CNTs）为基体、铜为催化剂,采用催化碳热还原方法直接合成出具有异质结构的纳米碳管/氧化锌（CNT/ZnO）复合材料。利用扫描电镜、透射电镜及X射线衍射等手段研究了异质结构CNT/ZnO复合材料的形态和结构。发现氧化锌纳米线在纳米碳管表面的生长过程遵循催化剂诱导的汽-液-固（VLS）机制;氧化锌纳米线与铜催化剂和纳米碳管之间分别存在明显的界面,并且氧化锌纳米线与纳米碳管均保持了规整的晶体结构。同时也发现在大直径纳米碳管上易于形成高密的氧化锌纳米线;随沉积温度的升高ZnO的形态由线到棒最后形成颗粒。异质结构CNT/ZnO复合材料的诱导发光性能不同于氧化锌纳米线和纳米碳管,在蓝光区域的发光强度远大于紫外发光强度。     

低温水热法生长ZnO纳米棒阵列的电子结构及光学特性(英文)

使用低温水热法在Si衬底上生长ZnO纳米棒阵列.通过X射线衍射和扫描电子显微镜对ZnO纳米棒的结晶性和形貌进行观测.结果表明,六棱柱形ZnO纳米棒沿c轴方向的阵列性良好,且均匀致密的生长在衬底上.室温光致发光谱表明应用低温水热法可以得到光学性质良好的ZnO纳米棒阵列.使用同步辐射对ZnO纳米棒阵列的氧K带边进行X射线吸收近带边谱测量,研究了不同半径ZnO纳米棒阵列的局部电子结构及其半径对电子结构的影响.另外,对ZnO纳米棒及ZnO薄膜的局部电子结构进行了对比研究.     

ZnO纳米棒为模板的TiO2纳米管制备及其场发射性能研究

以水热法生长ZnO纳米棒阵列为模板,利用液相沉积法成功制备了TiO2纳米管阵列,并系统研究了液相沉积液浓度和沉积时间对ZnO纳米棒的溶解情况,以及所制备TiO2纳米管阵列的场发射性能。实验结果表明:硼酸浓度越大、沉积时间越长,对ZnO纳米棒的溶解作用越明显,因而越不利于TiO2纳米管的制备。利用该种方法制备的TiO2纳米管长径比和致密性可通过ZnO纳米棒的水热生长条件来控制,本实验制备的TiO2纳米管具有优异的场发射性能,其开启场强为4.60 V/μm,场增强因子为10239。     

热蒸发法ZnO纳米棒阵列的研究

采用热蒸发的方法在ZnO薄膜缓冲层上成功制备了高密度的ZnO纳米棒阵列，其中ZnO薄膜缓冲层是通过PLD（Pulsed Laser Deposition）的方法制得。与已有的报道不同，该方法未使用任何金属催化剂。X射线衍射仪（XRD）以及场发射扫描电子显微镜（FE-SEM）的结果表明，实验得到的ZnO纳米棒阵列整齐垂直排列在衬底上．此外，在常温下测量得到的光致发光（PL）谱和透射电子显微镜显示该ZnO纳米棒阵列结晶较好，无明显的缺陷,研究结果表明纳米棒阵列的形成主要归因于ZnO纳米棒和薄膜之间完美的晶格匹配。     

ZnO纳米棒阵列和薄膜的同步外延生长及其光电化学性能

使用化学气相沉积法在a面蓝宝石衬底上同步外延生长氧化锌(ZnO)竖直纳米棒阵列和薄膜,研究了阵列和薄膜的光电化学性能。结果表明,纳米结构中的竖直单晶纳米棒有六棱柱形和圆柱形,其底部ZnO薄膜使竖直纳米棒互相联通。与ZnO纳米薄膜的比较表明,这种纳米结构具有优异的光电化学性能,其入射光电流效率是ZnO纳米薄膜的2.4倍;光能转化效率是ZnO纳米薄膜的5倍。这种纳米结构优异的光电化学性能,可归因于其高表面积-体积比以及其底部薄膜提供的载流子传输通道。本文分析了这种纳米结构的生长过程,提出了协同生长机理：Au液化吸收气氛中的Zn原子生成合金,合金液滴过饱和后ZnO开始成核,随后在衬底表面生成了ZnO薄膜。同时,还发生了Zn自催化的气-固(VS)生长和Au催化的气-液-固(VLS)生长,分别生成六棱柱纳米棒和圆柱形纳米棒,制备出底部由薄膜连接的竖直纳米棒阵列。     

Si基ZnO纳米结构太阳能电池光伏性能研究

在洁净的p型Si片上通过旋涂法组装了单层有序排列的聚苯乙烯微球(Polystyrene spheres,PS)阵列模板,然后在PS模板上旋涂1层ZnO先驱薄膜,清洗掉PS模板,制得周期性ZnO先驱薄膜点阵,再通过水热法生长ZnO纳米棒。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)对样品进行表征,结果显示ZnO薄膜为柱状ZnO阵列,基于Si衬底沿c轴择优生长。以150W氙灯为模拟光源,照射Si/ZnO异质结太阳能电池器件,通过万用电表测试其伏安特性。性能最好的样品的光电转换效率为1.23%,填充因子为62%。     

CdSZnO核壳纳米棒阵列结构的制备及在太阳能电池中的应用

采用水热法制备垂直于FTO导电玻璃基底的ZnO纳米棒阵列,然后通过电化学沉积法在ZnO纳米棒阵列上沉积CdS纳米晶,形成CdS/ZnO核壳纳米棒阵列结构。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、X射线能谱仪(EDS)和紫外-可见分光光度计(UV-Vis)等对所得样品的形貌、结构组成进行分析表征;并以其为光电极组装太阳能电池,研究CdS纳米晶厚度对该电池光电性能的影响。结果表明,所得样品不仅拓宽和加强电池的光吸收能力,也有效调控光生载流子的传输。当CdS纳米晶沉积时间为60s时,电池的光电转换效率最高可达1.10%。     

ZnO纳米锥光致发光性及印刷ZnO纳米锥场发射性能研究

利用物理热蒸发法制备大规模的蒲公英状的ZnO纳米锥,利用荧光光谱仪对ZnO纳米锥进行了光致发光性能测试.针对现有的丝网印刷碳纳米管(CNTs)薄膜需要各种后处理工艺后才能改善其场发射特性的问题,提出了一种不需任何后处理丝网印刷ZnO纳米锥的浆料配制工艺.用该工艺制备的丝网印刷ZnO纳米锥的场发射特性测试表明,ZnO纳米锥与制浆剂质量比为3∶5的薄膜的开启场强最低为2.25V/μm(电流密度为1μA/cm2),在4.6V/μm场强下,阳极荧光粉的发光点亮度高且分布均匀.说明该方法成本低,工艺简单,无需任何后处理,在ZnO纳米锥场发射显示器的制作中有很好的实际应用价值.     

ZnO纳米棒阵列、纳米片及其发光和光催化特性

首先通过溶胶-凝胶法在Si片基底上制备1层ZnO纳米薄膜,作为纳米棒的晶种层,然后利用金属浴沉积法在ZnO纳米薄膜基础上制备择优取向的ZnO纳米棒阵列,最后通过水热法二次成核结晶形成纳米片。研究证明,ZnO纳米棒阵列和纳米片均沿着c轴取向。在Cu2+抑制极性面生长的作用下,形成的ZnO纳米片结构均匀,分布面积广,单片ZnO纳米片的厚度约为8 nm,面积呈平方微米级,较大的有40μm2左右。ZnO纳米结构的生长取向对其物理化学性能具有重要影响。高度沿c轴取向的ZnO纳米棒有利于紫外光发射和激光器的发展,但极性面的缩小不利于光催化反应。     

Au修饰ZnO纳米棒的制备及紫外探测性能研究

采用磁控溅射技术和水热法制备金(Au)纳米颗粒修饰的氧化锌(ZnO)纳米棒材料。利用场发射扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射仪和荧光光谱仪等测试设备对不同溅射功率下的Au纳米颗粒修饰的ZnO纳米棒进行了表征分析。实验结果表明,不同溅射功率下的ZnO纳米棒均呈六方纤锌矿结构,沿晶面(002)择优生长,具有较高的结晶度;修饰后ZnO纳米棒表面附着Au纳米颗粒,能有效增强其紫外光激发强度;当射频溅射功率为80 W时,ZnO纳米棒表现出最佳的紫外探测性能,相比于未修饰的ZnO纳米棒,Au纳米颗粒能抑制ZnO纳米棒的持续光电导(PPC)效应,其紫外探测的响应/恢复时间分别降低了6.05和4.54 s,光暗电流比由9.31提升至32.40,光响应度达到1.94A/W,显著增强了ZnO纳米棒紫外探测的能力。     

ZnO:Cd纳米棒薄膜的制备及其光学氢敏性质研究

采用磁控溅射法在透明玻璃基底上制备50nm厚的ZnO种子层,利用水热法在ZnO种子层上生长厚度大约为1 000nm左右的ZnO:Cd纳米棒薄膜,通过SEM,XRD对其形态和晶体结构进行分析。结果表明:该薄膜是由沿C轴方向生长,呈六角纤锌矿结构的ZnO:Cd纳米棒阵列组成,并研究了薄膜型光学气敏传感器对氢气的光学敏感特性,结果表明:当工作温度为室温时,ZnO:Cd纳米棒薄膜器件对浓度为500×10~(-6)的氢气表现出明显的光学敏感特性,且具有良好的可重复性。     

ZnO/石墨烯纳米复合材料一步水热法制备及电化学性能研究

通过一步水热法成功制得氧化锌(ZnO)/石墨烯(GN)纳米复合材料。测试表明,ZnO/GN复合材料中纤锌矿结构的ZnO纳米棒直径100~200nm,均匀担载在GN网状结构中。ZnO/GN复合材料展现出了优异的电化学性能:在0.1A/g电流密度下的可逆放电比容量达1171mAh/g;0.4A/g充放电循环测试100次后,放电容量仍然维持在305mAh/g。     

在二氧化钛修饰的基体上生长氧化锌纳米棒阵列的研究

以硝酸锌和六亚甲基四胺为主要原料,采用简单、低温的水热法在预先用金红石二氧化钛薄膜修饰过的硅基体上生长了高取向性的ZnO纳米棒阵列．运用扫描电子显微镜(SEM),透射电子显微镜(TEM)和X射线衍射(XRD)对产物的结构和形貌进行了表征．并且讨论了溶液浓度对ZnO形貌的影响．测试结果表明,在0．025mol／L的Zn(NO3)2·6H2O和C6H12N4水溶液中70℃反应4h后的ZnO纳米棒的平均直径为100nm,平均长度为1μm,属于六方纤锌矿结构且沿c轴择优取向生长．并且对制备出的ZnO纳米棒阵列薄膜进行了室温下的荧光测试,发现ZnO纳米棒阵列膜在389nm处具有很强的紫外发射峰,在466nm处有一个比较弱的发射峰．     

用水热法制备超疏水性ZnO纳米棒薄膜

采用简单的水热法制备了超疏水性ZnO纳米棒薄膜,在用磁控溅射在Si(111)衬底上生长一层ZnO籽晶层的基础上,利用水热法制备了空间取向一致的ZnO纳米棒阵列,经修饰后由亲水性转变为超疏水性.用扫描电子显微镜、X射线衍射对样品表面和结构特征进行了表征,用接触角测量仪测出水滴在ZnO纳米棒薄膜表面的接触角为(160±1)°,滚动角为5°.     

TiO_2纳米颗粒/纳米棒阵列复合薄膜的制备及其光电催化性能

以金属钛箔为钛源,采用双氧水和盐酸体系,通过水热法制备合成TiO2纳米棒阵列薄膜,并通过调节双氧水和盐酸的用量,调控TiO2纳米棒阵列薄膜的微观形貌和物相构成。结合溶剂挥发自组装法将TiO2纳米颗粒引入纳米棒阵列中,得到复合型TiO2光催化剂。以亚甲基蓝为模拟污染物,考察TiO2复合薄膜的光催化活性。通过扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)测试对TiO2复合薄膜的物相和表面形貌等进行了表征,并采用电化学交流阻抗法(EIS)分析其表面电荷转移特性。TiO2纳米颗粒/纳米棒阵列复合薄膜在光电协同条件下,展示出高的光电催化活性。