ZnO纳米结构的CVD制备工艺及其应用

纳米结构的ZnO由于具有优异的光、电、磁、声等性能,已经成为光电、化学、催化、压电等领域中聚焦的研究热点之一.不同纳米结构的ZnO其制备方法不同,着重概述了采用化学气相沉积(CVD)工艺制备ZnO纳米材料,包括直接热分解、高温加热锌粉、碳热还原法以及金属有机气相沉积(MOCVD)4种方法,重点讨论了不同锌源和氧源对ZnO纳米结构的影响规律,并初步探讨了ZnO的VLS与VS生长机理,同时展望了ZnO在各领域中的最新应用.     

Studies of ZnO Nanostructures Synthesized by CVD and Its Applications

纳米结构的ZnO由于具有优异的光、电、磁、声等性能,已经成为光电、化学、催化、压电等领域中聚焦的研究热点之一.不同纳米结构的ZnO其制备方法不同,着重概述了采用化学气相沉积(CVD)工艺制备ZnO纳米材料,包括直接热分解、高温加热锌粉、碳热还原法以及金属有机气相沉积(MOCVD)4种方法,重点讨论了不同锌源和氧源对ZnO纳米结构的影响规律,并初步探讨了ZnO的VLS与VS生长机理,同时展望了ZnO在各领域中的最新应用.     

CVD法制备纳米石墨棒

以甲烷为碳源，在865℃-930℃温度条件下，通过化学气相沉积法，在铁基催化剂上生长出纳米石墨棒。对产物进行X射线衍射分析，确认其为石墨结构，晶粒径估算为16．3nm，长度为200nm～800nm。用透射电子显微镜和激光拉曼光谱仪作进一步的分析，结果表明：产物为纯度较高的纳米石墨棒。     

界面法制备纳米结构ZnO薄膜

金属氧化物薄膜在很多领域有潜在的用途,然而,具有纳米结构的薄膜合成仍然是一大挑战。文章介绍了一种气体一液体界面反应和高温热处理制备氧化锌薄膜的方法,讨论了不同前驱体及表面活性剂PVP的使用对ZnO薄膜形貌的影响,结果表明,界面反应不仅是一种方便、绿色、低成本的薄膜制备方法,而且也是具有精细纳米次级结构可行的合成方法,并有可能成为金属氧化物薄膜制备的新方法。     

ZnO纳米材料制备及其应用研究进展

ZnO是一种直接宽带隙半导体材料，带隙约为3．35eV。近几年来，纳米结构ZnO材料引起了人们的广泛兴趣。它作为发光材料、太阳能电池窗口材料，以及在其他电子器件领域有着广阔应用前景。本文简要综述了ZnO纳米材料的制备方法、结构特征、及应用前景.     

溶液生长ZnO一维纳米阵列及其复合纳米结构的研究进展

对溶液生长ZnO一维纳米阵列的研究进展进行了评述,分析了晶种制备和溶液生长过程中各工艺因素对阵列微观形貌的影响,并介绍了在溶液中通过控制定点成核并利用有机基团调控ZnO晶体生长习性的合成路线用于构筑ZnO复合纳米结构的最新研究,指出了溶液生长ZnO一维纳米阵列和构筑复合结构中存在的问题及今后的研究方向.     

一维ZnO纳米结构的场发射研究进展

一维纳米结构材料因其优异的电、光及场发射特性，在光电器件、场发射器件等方面具有重要的应用价值而备受关注。ZnO因具有优异的化学及热稳定性，并且其一维纳米结构具有极大的场增强因子，因而在场发射器件阴极中有良好的应用前景。首先简要介绍了ZnO的结构与性质，并重点介绍了ZnO一维纳米材料的常用制备技术及其在场发射领域的研究进展。     

ZnO纳米棒水热法制备及其发光性能

采用水热法在玻璃基底上成功制备出了ZnO纳米棒.用x射线衍射仪(xRD)和扫描电子显微镜(SEM)对ZnO纳米棒的晶体结构和表面形貌进行了表征,初步探讨了ZnO纳米棒的生长机理;同时对ZnO纳米棒的光致发光性能进行测量,分析了水热温度和反应时间对ZnO纳米棒光致发光性能的影响.结果表明:ZnO纳米棒呈现六方纤锌矿结构,具有沿(002)晶面择优生长特征;随着水热反应温度的升高,ZnO纳米棒的发光强度逐渐增强;随着反应时间的延长,ZnO纳米棒发光强度在1～3 h内增强,而在3～10 h反而减弱.     

载气在CVD法制备纳米碳管工艺中的作用

纳米碳管是性能优异的具有准一维特征的纳米材料,CVD法是制备纳米碳管的典型工艺之一。本文以乙炔气体为原料气体、循环失效后的贮氢电极舍金材料作为反应催化剂,研究了在相同反应条件下,CVD法制备纳米碳管过程中载气对纳米碳管形貌和产率的影响。通过对产物TEM观察和TG分析发现,虽然载气不直接参与合成反应但对产物产率和形貌有很大的影响,氢气作为载气可以获得形貌和热稳定性更好的纳米碳管。     

一维纳米ZnO制备技术及应用研究进展

一维纳米ZnO由于具有良好的光学、电学和压电性能,在纳米光电子器件方面具有潜在的应用价值,已受到广泛的关注和重视.介绍了ZnO纤锌矿的晶体结构及性质,阐述了一维纳米ZnO的制备技术及其在光电子器件、传感器以及太阳能电池等方面的潜在应用,并进一步探讨了目前存在的问题及其今后的研究发展方向.     

有序纳米结构体系的模板合成法

利用具有特定结构的物质作为模板,来引导纳米有序结构的制备与组装,从而实现对纳米材料的组成、结构、形貌、尺寸、取向和排布等的控制,为研究纳米有序体系的性质提供了有利途径.模板可以分为软模板和硬模板两种,本文介绍了氧化铝、胶体晶体、胶束、生物大分子等几种常见模板的特点.利用模板法,可以制备金属、合金、氧化物、半导体和聚合物及其复合组份等多种纳米结构有序体系.本文结合我实验室最近的研究工作综述了利用模板法制备纳米有序结构体系的研究进展.     

一维纳米结构氧化锌材料的气相沉积制备及生长特性研究

ZnO是一种可用于室温或更高温度下的紫外发光材料,纳米结构的ZnO(如单晶薄膜、纳米粒子膜、纳米线和纳米带等)则更是在紫外激光发射领域显示了独到的优势,被认为是有望构造短波长半导体激光器的理想材料.本文对一维ZnO纳米结构(纳米线、纳米管和纳米带)的真空物理气相沉积制备技术及生长机理进行了初步探讨.     

火焰CVD法制备含碳纳米TiO2的研究

本文报道了工业丙烷/空气火焰气相沉积法制备含碳纳米TiO2颗粒材料的实验与分析结果。讨论了O2／C3H8摩尔比在2—9范围内对火焰温度和火焰长度的影响，火焰温度对含碳纳米TiO2晶型的影响，O2／C3H8摩尔比和火焰中TiO2颗粒浓度对含碳纳米TiO2碳含量的影响，关联了含碳纳米TiO2的平均尺寸与颗粒长大准数的关系。     

以ZnO纳米结构为前驱体制备空心ZnS纳米结构

以ZnO纳米粒子和纳米棒为前驱体制备出空心ZnS纳米粒子和纳米管,详细研究了反应温度和时间对产物形貌的影响。结果表明,反应温度是决定产物空心状况的最重要因素,其次是反应时间。生成空心产物的机理与产生Kirkendall效应的原理相似,是由参与反应的微观粒子的扩散速率不同而导致的。     

Ni掺杂ZnO制备及其热电性能研究

采用溶胶-凝胶法合成了Zn_1-xNi_xO纳米颗粒, 以放电等离子烧结成块体。扫描电镜照片发现, Zn_1-xNi_xO颗粒呈300~500 nm厚的片状结构, 表面存在大量蜂窝状小孔。由XRD数据可以看出, x≥0.05的样品中存在Zn_yNi_zO杂质相。热电性能分析表明, 随着Ni添加量的增加, 塞贝克系数的绝对值|S|逐渐减小, 而电导率得到大幅度提高。与ZnO块体材料相比, 溶胶-凝胶法合成的Zn_1-xNi_xO材料的热导率大幅度降低, 在750 K时, Zn_1-xNi_xO的热导率降低至3 W/(m·K), 是ZnO (11 W/(m·K))材料的1/3。电导率的增加和热导率的降低导致热电优值大幅度提高。在750 K下, Zn_0.925Ni_0.025O材料的热电优值达到0.045。     

Nanostructures for Thermoelectric Applications: Synthesis,Growth Mechanism,and Property Studies

Both heterostructures and hollow nanostructures have been predicted as candidates with excellent thermoelectric performance. In this Research News areticle, recent advances with regard to synthetic strategies, growth mechanisms, and thermoelectric properties of one‐dimensional heterostructures (segmented and core/shell) and tubular nanostructures are reported. The thermoelectric property studies of Te/Bi core/shell heterostructured nanowires and Bi₂Te₃ nanotubes indicate that the Seebeck coefficient and thermal conductivity of these materials can be optimized to improve their thermoelectric performance. In addition, the current issues and future research directions for promising thermoelectric nanostructures will be discussed on the basis of these experimental results.     

两步法实现ZnO纳米结构的集成及光学性质研究

通过简单的两步热蒸发方法成功地实现了ZnO纳米管和纳米棒的集成.SEM结果表明,大量的纳米线以层层生长的机理从约200℃低温Si基片表面生长出来.EDS和XRD结果进一步表明第一步所制备的样品主要是由大量Zn和少量Zn的氧化物组成.第二步所制备样品的SEM和TME图像证实了在高温下以第一步所制备的样品作为第二步的基片,可实现纳米管和纳米棒的集成.TEM图像表明,纳米管的表面所生长的纳米棒是单晶的.通过改变工作气压,可调控纳米管表面纳米棒的尺寸和形貌,实现ZnO纳米结构可控生长.室温光致发光谱表明,样品的光学性质可通过可控的形貌来调制.     

氧化锌纳米结构的制备与应用研究进展

总结了多种氧化锌纳米结构制备的方法,以及在传统工业和高新技术产业等多方面的应用.介绍了一种制备氧化锌纳米结构的水解方法,所得的棒状与块状复合的氧化锌纳米结构在光催化降解有机物方面具有优异性能,扩展了氧化锌纳米结构的制备方法和应用方向.