基于氧化铝模板的有序ZnO纳米棒的合成及光学特性研究

利用高度有序的多孔氧化铝膜作为模板,使用简单的热蒸发Zn粉的方法,成功地制备出高度有序的ZnO纳米棒束,该方法克服了制备有序纳米结构通常需要的催化剂或复杂的合成过程.利用扫描电镜、透射电镜和X射线衍射研究了样品的形貌及其结构特性,其结果表明模板表面所制备的ZnO纳米棒具有更好的有序度和结晶质量,从而推断出模板表面有序ZnO纳米棒的形成应该同模板表面局域化负电荷的存在有关.同Si基片上所形成无序纳米棒的光致发光谱相比,模板表面所形成的有序ZnO纳米棒束具有更强的紫外峰,表明有序的ZnO纳米棒具有更好的结晶质量和光学特性.     

以玻璃片为基底制备氧化锌纳米棒

以Zn(NO3)2和C6H12N4为原料,在玻璃基片上用均匀沉淀法合成ZnO纳米棒.采用正交实验考察了反应溶液浓度、反应时间、反应温度对产品结构的影响,通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)对产品进行表征,研究了不同制备条件下产品的形貌变化,探讨了Zn纳米棒的生长机制,确定了最佳工艺参数.研究结果表明,反应溶液浓度0.01mol/L、温度90℃、反应时间3h为最佳反应条件,得到尺度均匀的ZnO纳米棒,最小直径为80nm左右,推测ZnO纳米棒的生长机制为SLS型.     

不同衬底上氧化锌纳米结构的水热法制备研究

采用水热方法,以氯化锌和氨水为反应溶液,在铜和硅等不同基底上制备出不同特征的ZnO纳米棒和纳米管阵列.借助SEM和xRD等手段对其结构和形貌进行了分析研究.在常温下该样品表现出很好的光致发光性能.实验表明,在水热法中ZnO纳米材料的形貌、取向、排列等特征与衬底的选择有直接的关系.通过分析ZnO纳米管的形成过程,提出了一种新的由ZnO纳米棒在低温下溶解制得ZnO纳米管的生长机理.     

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%。     

纳米ZnO阵列形貌对其光催化降解性能的影响

利用溶液法在不同形貌基片上制备了ZnO纳米棒阵列。通过聚苯乙烯球自组装阵列控制模板基片的形貌,制备出具有周期性结构的ZnO纳米花点阵;进而通过反应离子刻蚀聚苯乙烯球模板,实现了ZnO周期性点阵由纳米花向纳米环的结构转变。以亚甲基蓝水溶液为目标降解物,比较了不同ZnO纳米棒阵列的光降解能力,发现单位基片面积上ZnO纳米棒的有效受光面积是影响ZnO纳米棒阵列光降解能力的重要因素。     

ZnO/TiO2纳米管晶膜电极的制备及光电性能

采用水热法制备了ZnO纳米棒,以ZnO纳米棒为原料制备出ZnO/TiO2纳米管晶膜电极并应用于染料敏化太阳能电池.用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、X射线能谱仪(EDX)和N2吸脱附分析等研究了样品的结构、表面形貌和化学组成,并通过紫外可见光度计和电化学工作站探讨了煅烧温度在80~600℃范围内ZnO/TiO2纳米管电极的光电化学性能.此外,研究经TiCl4化学处理的ZnO/TiO2纳米管电极光电性能的改善情况.结果表明,600℃煅烧的ZnO/TiO2纳米管电极制备的染料敏化太阳能电池表现出较优的光电性能,其短路电流密度(Jsc)为2.28 mA/cm2,开路电压(Voc)为0.631 V,光电转换效率η为0.66%.600℃煅烧的ZnO/TiO2纳米管经TiCl4处理后的染料敏化太阳能电池的光电性能得到显著改善,其光电转换效率η提高到1.06%.     

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.     

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。     

ZnO纳米棒及其3D组装结构的微波水热合成与表征

以Zn(NO3)2.6H2O、NaOH和聚乙二醇(PEG,Mn=2000)为原料,采用微波水热法制备了结晶性能良好的ZnO纳米棒及其3D组装结构。利用EDS、XPS、SEM、TEM、FTIR对样品进行了表征,结合光致发光(PL)谱研究了样品的PL性能,并对ZnO纳米棒及其3D组装结构的生长机理进行了简要分析。结果表明,ZnO纳米棒的直径约为300nm,长径比约为3,3D组装结构的直径约为2μm,ZnO纳米棒及其3D组装结构的生长可能与PEG模板的导向作用有关。PL谱表明样品在413~464nm内有很强的蓝光发射特性,这与样品的微观结构有很大关系。     

ZnO花状微结构合成研究

在无表面活性剂的条件下,通过水热法在3种不同的基底上制备了由纳米棒组成的花状氧化锌微结构,其纳米棒沿c轴方向生长.通过X线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对花状氧化锌微结构进行了表征.XRD测试结果表明ZnO为纤锌矿结构,扫描电镜照片表明ZnO微结构具有花状形貌.简单讨论了反应物浓度对花状ZnO纳米棒形成的影响及生长机理.     

Fabrication of single-crystal ZnO nanorods and ZnS nanotubes through a simple ultrasonic chemical solution method

A simple and rapid method has been developed for the preparation of rod-like ZnO nanocrystals via ultrasonic irradiation. The as-synthesized ZnO nanocrystals were characterized by powder X-ray diffraction (XRD), transmission electron microscopy (TEM), and selected area electron diffraction (SAED). The ZnO nanorods had an average diameter of 15-70 nm that varied from the ultrasonic operation mode. The results showed that Zn powder played an important role in the synthesis of ZnO nanorods. Through adding a sulfur source in the reaction system, ZnO/ZnS nanocables and ZnS nanotubes could be obtained with continuous ultrasonic irradiation. The formation mechanism of ZnS nanotubes could be attributed to the Kirkendall effect.     

一维氧化锌的水热合成及其气敏性能的研究

Zn(NO₃)₂为原料,CTAB为形貌控制剂, 采用水热合成技术制备了一维氧化锌粉体. 采用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)等测试技术对产物的相组成和微观形态进行了表征和分析, 结果表明一维氧化锌属于六方晶系, 分散性好, 纯度高, 直径～200nm, 长度～5μm. 用该粉体制成烧结型旁热式气敏元件, 测试其气敏性能. 结果表明, 在170℃左右对10ppm的三甲胺、甲醇等还原性气体有很好的响应. 文中对一维材料的气敏机理也进行了讨论.     

Rapid growth of nanotubes and nanorods of würtzite ZnO through microwave-irradiation of a metalorganic complex of zinc and a surfactant in solution

Large quantities of single-crystalline ZnO nanorods and nanotubes have been prepared by the microwave irradiation of a metalorganic complex of zinc, in the presence of a surfactant. The method is simple, fast, and inexpensive (as it uses a domestic microwave oven), and yields pure nanostructures of the hexagonal würtzite phase of ZnO in min, and requires no conventional templating. The ZnO nanotubes formed have a hollow core with inner diameter varying from 140–160 nm and a wall of thickness, 40–50 nm. The length of nanorods and nanotubes varies in the narrow range of 500–600 nm. These nanostructures have been characterized by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), and selected area electron diffraction (SAED). The ZnO nanorods and nanotubes are found by SAED to be single-crystalline. The growth process of ZnO nanorods and nanotubes has been investigated by varying the surfactant concentration and microwave irradiation time. Based on the various results obtained, a tentative and plausible mechanism for the formation of ZnO nanostructures is proposed.     

A facile low-cost synthesis of ZnO nanorods via a solid-state reaction at low temperature

ZnO nanorods have been prepared via a solid-state reaction between anhydrous zinc sulfate and sodium hydroxide in the absence of surfactant and template at relatively low temperature. The products were characterized by XRD, XPS and TEM. The influence of Zn²⁺/OH⁻ ratio on the size and morphology of the as-prepared ZnO samples has been studied, and the experimental results showed that when Zn²⁺/OH⁻ ratio was 1:4, good rod-like morphology with the diameter of 30–50 nm and length of ca. 600 nm can be obtained. Finally, the mechanism for the ZnO nanorods developed in the reaction system has been explained.     

ZnO纳米棒Al掺杂和A1,N共掺杂的制备技术与光致发光性能

采用水热法首先合成了Al掺杂ZnO(AZO)纳米棒,在此基础上通过550℃的氨气氛中退火制备了Al,N共掺杂ZnO(ANZ())纳米棒.运用X射线衍射(XRD),场发射扫描电镜(FESEM),透射电子显微镜(TEM),X射线能谱(EDS)和光致发光(PL)对样品进行了表征与分析.结果表明,制备的AZO和ANZ()纳米棒...     

A simple microwave-assisted decomposing route for synthesis of ZnO nanorods in the presence of PEG400

In the paper, a simple microwave-assisted decomposing reaction in the presence of PEG400 has been successfully developed to synthesize ZnO nanorods with 10-25 nm of diameter and 60-200 nm of length. The product was analyzed and characterized by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM) and HRTEM. Ultraviolet-visible (UV-vis) absorption peak of ZnO nanorods shows a distinct blue shift from that of the bulk and the Photoluminescence (PL) spectrum exhibits a strong near-band-edge emission at 385 nm. Further experiments have also been designed, and the results show that microwave radiation and surfactant PEG400 all played an important role on the formation of ZnO nanorods.     

微流控技术制备ZnO纳米棒及生物荧光检测性能研究

本研究设计并制备了一种微流控芯片并在其中水热合成了氧化锌(ZnO)纳米棒。利用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)研究了合成条件对ZnO纳米棒的形貌和晶体结构的影响。结果表明, 在微流控芯片中可制备得到致密的ZnO纳米棒, 其直径和长度随加热方式和制备时间的变化而改变。对比研究不同加热方式制备的ZnO纳米棒阵列检测异硫氰酸荧光素标记的羊抗牛IgG的性能, 发现局部加热方式制备的ZnO纳米棒检测荧光素标记蛋白的性能更佳, 在10 pg/mL~1 μg/mL范围内线性良好, 相关系数为0.99209。在此基础上, 用局部加热制备的ZnO纳米棒检测人甲胎蛋白(AFP), 其最低检测限可达1 pg/mL。这些结果表明, 微通道中合成的ZnO纳米棒适用于多通道荧光检测。     

燃料对溶液燃烧合成ZnO纳米棒微观形貌和光催化性能的影响

以蔗糖、柠檬酸、乙二醇和尿素为燃料, Zn(NO₃)₂为氧化剂/锌源, 采用溶液燃烧法合成ZnO纳米棒。借助XRD、SEM、比表面分析和光谱吸收等测试方法, 考察了不同燃料对粉体的物相组成、微观形貌、比表面积和光催化性能的影响。结果表明: 在点燃温度500℃下, 各燃料配制的前驱体溶液均可发生燃烧反应合成六方相ZnO纳米棒, 其平均径向尺寸小于100 nm, 且以尿素为燃料合成的ZnO晶形更完整, 以蔗糖为燃料合成的ZnO粉体具有最大的比表面积(24.83 m²/g)。光催化实验表明, 以蔗糖为燃料合成的ZnO粉体光催化能力最佳, 在高压汞灯照射60 min条件下, 其对甲基橙溶液(10 mg/L)的降解率可达98.2%, 且光催化反应符合一级动力学方程。