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。     

水热法制备不同形貌纳米ZnO阵列及光学性能的研究

采用简单水热法制备得到棒状、铅笔状和塔状不同形貌的纳米ZnO阵列。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、光致发射光谱对样品结构、形貌、光学性能和催化性能进行表征;结果表明,样品晶型比较完整,PL谱图表明样品在380nm左右都出现了强烈的紫外发射峰。同时,以甲基橙为模拟污染物,通过光催化测试表明,产品均具有良好的光催化性能,其中塔状纳米ZnO的光催化性能较高。     

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.     

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。     

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．     

水热法大面积制备TiO2纳米棒阵列薄膜

TiCl3饱和NaCl溶液中采用外加添加剂尿素的新技术,于一定条件下用水热法在玻璃基板上制备出大面积TiO2纳米棒阵列薄膜.研究了尿素含量、反应温度、反应时间和TiCl3起始浓度对产物的影响,并讨论了反应机理.     

水热法制备掺铝氧化锌纳米棒阵列及其光学特性

采用水热法,在ZnO种子层上制备出不同Al掺杂量的ZnO纳米棒阵列薄膜,利用XRD、SEM、TEM、PL等检测手段对样品进行结构、形貌和发光性能分析.结果表明,纳米棒属于六方纤锌矿结构,具有垂直基底沿[002]方向生长的特征,PL谱上存在强的近紫外辐射峰.随着掺杂量的增加,纳米棒直径略有减小,近紫外辐射峰蓝移,强度先增加后减小,证明掺杂会形成非辐射中心,探讨了Al掺杂ZnO纳米棒阵列的发光机理.     

水热法一步合成氧化锌纳米棒及其场发射特性的研究

利用极其简单的方法,即将氯化锌溶液和氨水按一定配比混合进行水浴加热制备了ZnO纳米棒,其直径约为100nm.利用扫描电子显微镜和能谱仪对其结构和成分进行了分析.场发射测试结果表明,所制备的ZnO纳米棒有较低的开启场和阈值场,分别为2.7V/μm和4.95V/μm,其场增强因子为5390.这样高的场增强因子来源于氧化锌参差的层状结构.     

Zn/纳米棒阵列ZnO/聚噻吩复合电极的制备及光电化学性质

使用简单的水热法在锌片上生长ZnO纳米棒阵列,并用电化学共聚制备了ZnO纳米棒阵列与聚噻吩(Zn/ZnO/PTH)复合膜。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等手段对ZnO的结构和形貌进行表征,XRD结果表明产物为六方纤锌矿型ZnO。SEM结果表明,在垂直锌片方向生长了包括纳米棒、纳米片、纳米线的表面光滑的ZnO纳米阵列,其中以纳米棒为主,其直径为30～100nm,长度1μm。用光电流作用谱、光电流-电势图研究了Zn/ZnO/PTH电极的光电转换性质。结果表明,PTH修饰ZnO/Zn电极可使光电流产生波长发生明显红移,使其光电转换效率提高了4倍,填充因子FF=33%,光电转换效率η=1.25%。     

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。     

可见光诱导TiO2光催化及其机理研究进展

简述了二氧化钛的光催化机理。针对其禁带宽度较大,只能被小于387nm的紫外光所激发的缺点,综述了近年来国内外针对纳米TiO2可见光催化的改性方法和改性机理研究进展,包括离子掺杂、半导体复合、表面光敏化等方法。最后展望了提高纳米TiO2可见光光催化活性研究的前景。     

ZnO纳米棒阵列的水热生长条件对柔性染料敏化太阳能电池的影响

利用水热法在不同条件下在ITO-PET(tin-doped indium oxide polyethylene terephthalate)上制备氧化锌纳米棒阵列, 通过一些定量的参数, 如纳米棒的直径、长度和棒密度来表征纳米棒的形貌. 通过改变反应条件可以调节上述参数. 分别讨论了两个重要条件: 反应时间和前驱体浓度. 研究表明前驱体浓度对长径比有重要影响. 柔性基底上的氧化锌纳米棒作为染料敏化电池的新型光阳极, 长径比的改变对柔性电池有重要的影响. 可通过调节反应条件来提高柔性染料敏化电池的性能.     

不同氧流量条件下ZnO纳米棒阵列的形成及机理分析

采用脉冲激光沉积结合化学气相沉积方法在p-Si(111)衬底上制备了呈直立生长的ZnO纳米棒阵列,并且研究了氧流量对ZnO纳米棒尺寸、结晶特性等性质的影响。研究结果表明,在没有氧气的环境下无法生长ZnO纳米棒;随氧流量减小,不同晶面上ZnO生长速率的不同导致ZnO纳米棒长度减小、直径变粗、结晶质量变差、纳米棒面密度减小。氧流量的减小使得ZnO纳米棒中的氧空位缺陷含量增加,导致位于约520nm处的绿光峰增强。     

水热法制备氧化锌阵列及其形貌控制

低温条件下, 采用水热法, 通过控制前驱溶液的pH值, 在预先镀有ZnO纳米膜的导电玻璃衬底上制备了形貌各异的ZnO阵列, 用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)和紫外-可见分光光度计等分析手段对ZnO纳米棒的结构和形貌进行了表征. 同时还对不同形貌阵列的形成机理进行探讨. 结果表明, 所制ZnO纳米棒为单晶, 沿c轴择优生长. 在pH值为10.5左右时, 能得到取向性好、直径均匀(d~nm)的ZnO纳米棒阵列. 光学测试表明, 在可见光区透光度超过80%, 禁带宽度约为3.25eV.     

ZnO纳米棒的水热合成及光学性能

以二水醋酸锌（ZnAc2·2H2O）和氢氧化钠（NaOH）为原料,采用水热法制备了ZnO纳米棒,用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、透射显微镜（TEM）和荧光仪（PL）对产物的物相、微观形貌、发光特性进行表征,结果表明,产物为六方纤锌矿结构ZnO,呈棒状,分散性较好,直径为100-200nm,平均长度约为4μm,光致发光光谱显示纳米棒在522nm显出绿色发光峰,分析认为O空位Zn填隙缔合缺陷（VoZni）至价带的跃迁可能是引起绿光发射的原因之一。     

Mg掺杂ZnO纳米棒阵列的场发射性能研究

采用水热法在硝酸锌(Zn(NO3)2·6H2O)与硝酸镁(Mg(NO3)2·6H2O)的生长液中制备了Mg掺杂的Mg/ZnO(MZO)纳米棒,其中生长液中Mg2+的物质的量浓度c(Mg2+)分别为0.05 mol/L、0.10 mol/L、0.25 mol/L和0.50 mol/L.利用场发射电子显微镜(FESEM)、X射线光电子能谱仪(XPS)、X射线衍射仪(XRD)、光致发光谱(PL)测试及场发射测试对所制备的MZO纳米棒的表面形貌、成分、晶体结构、光学性能及场发射性能进行了研究.结果表明:随着生长液中c(Mg2+)的增加,MZO纳米棒的直径逐渐减小、缺陷逐渐增加;且掺入的Mg含量与c(Mg2+)并不成正比关系;当生长液中的c(Mg2+)为0.10 mol/L时,所制备的MZO纳米棒的场发射性能最好,其开启场强为2.85 V/μm.     

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。