ZnO一维纳米材料的制备与表征

首先以乙醇为溶剂,乙酸锌为前驱体,油酸钠为表面修饰剂,采用溶液化学法,制得ZnO纳米粒子。以自制ZnO纳米粒子为基体,通过煅烧方法制备针状ZnO纳米线束。通过紫外-可见吸收光谱(UVVis)、荧光光谱(FL)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)等方法对合成的样品进行表征。结果表明,所合成ZnO纳米粒子样品UV-Vis吸收光谱在355nm给出ZnO纳米粒子的特征吸收峰,FL光谱显示在400和550nm处产生荧光发射。ZnO纳米粒子尺寸约为5nm且粒径分布较窄。自制ZnO纳米粒子样品经500℃煅烧后可得到针状ZnO纳米线束。纳米线为六方晶系纤锌矿结构ZnO单晶纳米线,长度约为10μm,直径约为100nm,长径比约为100,且具有良好的紫外发光性能。     

载银TiO_2纳米线的制备及其光吸收性能

以纳米TiO2(P25)粉体为原料,采用水热法合成了TiO2纳米线,通过葡萄糖还原Ag(NH3)2+,得到了表面载银(Ag)的TiO2纳米线。利用透射电镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)和紫外-可见光谱(UV-Vis)对产物进行了表征。结果表明,Ag纳米粒子均匀分散在纳米线表面,并且该Ag/TiO2纳米线在可见光区域表现出较强的吸收性能。     

透明Ag纳米线电极的后处理优化及性能

采用优化的多元醇制备工艺,以乙二醇为溶剂和还原剂,聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为表面活性剂,CuCl_2为控制剂,合成了超长的Ag纳米线。利用旋涂工艺在玻璃基板上制作了透明的Ag纳米线薄膜电极,系统研究了退火温度和模压力对Ag纳米线电极透过率及导电性的影响。结果表明,当退火温度为200℃、压力5 MPa时,Ag纳米线在保持光线透过率损失很小的条件下薄膜阻值由3200Ω/□可优化至17Ω/□。薄膜电极导电能力的提高主要源于在较高退火温度和压力双重作用下纳米线外层包裹的PVP层的去除,实现了纳米线交叉点互焊与互联。研究了未处理和预处理工艺对Ag纳米线电极上沉积的ZnO纳米棒的形貌和场发射特性的影响。结果显示:经预处理的透明电极表面沉积的ZnO呈有序棒状排列,而未处理的样品展现出无序形貌;场发射测量显示纳米线电极预处理方法可有效降低ZnO纳米棒开启场强。     

Ag掺杂ZnO纳米线酒敏性能的研究

利用浸渍法将ZnO纳米线浸渍于AgNO3溶液中制备了Ag 掺杂的ZnO纳米线.借助X射线衍射仪(XRD)和场发射扫描电子显微镜(FESEM)对纳米线的晶体结构和形貌进行了表征.结果表明纳米线既含面心立方结构的Ag又含有六方纤锌矿结构的ZnO.三维网络结构的ZnO纳米线被一层致密的Ag颗粒包裹并在其表面形成了大量的具有高比表面剂的孔洞结构.将纯的和Ag掺杂的ZnO 纳米线都作为酒敏传感材料,在酒精浓度为0.001%,工作温度为150～400℃的范围内测试了它们的气敏特性,结果显示,Ag掺杂的ZnO纳米线的酒精灵敏度比纯ZnO纳米线提高了14.在工作温度为350℃的条件下测试了它们的响应-恢复时间.气敏元件的酒敏特性主要归结于表面吸附效应.     

紫光激发提高Ag修饰的ZnO纳米线的气敏特性

为了提高ZnO纳米线的酒敏特性,利用紫光激发经浸渍法获得Ag修饰的ZnO纳米线.利用扫描电子显微镜（SEM）,X射线衍射仪（XRD）对修饰后的ZnO纳米线进行了晶体结构和形貌的表征.结果表明其晶体结构中既有六方纤锌矿结构的ZnO,又有面心立方的Ag.三维网络结构的ZnO纳米线的表面被一层致密的具有高孔隙率的Ag颗粒覆盖,使得ZnO纳米线具有更高的比表面积.纯ZnO纳米线和Ag修饰的ZnO纳米线都用作气敏基料,根据它们在酒精蒸气中紫光照射和无紫光照射条件下电阻的变化来测定它们的气敏特性.结果显示紫光照射下经质量分数为6%AgNO3修饰的ZnO纳米线对酒精蒸气的最大灵敏度由75.8提高到175.77.此过程中光催化氧化-还原反应起到了重要作用.     

碳纳米管接枝聚乙二醇负载ZnO的制备与表征

利用聚乙二醇接枝的多壁碳纳米管(MWNT-g-PEG)作为介质,在低温下,通过溶胶-凝胶法在PEG修饰后的MWNT表面负载花瓣状的纳米氧化锌(ZnO)。通过X射线衍射、红外波谱、扫描电镜和透射电镜对MWNT-g-PEG/ZnO纳米复合材料进行表征和分析。结果表明ZnO纳米粒子和MWNT之间结合紧密,ZnO的尺寸比较均一,推测了ZnO纳米粒子在MWNT表面的生长机理。MWNT表面的PEG对ZnO的负载起着重要的作用,它是ZnO原位生长的活性点。     

ZnO/CdS/Ag复合光催化剂的制备及其催化和抗菌性能

先用水热反应合成六方晶相CdS多层级花状微球并在其表面生长ZnO纳米棒形成均匀的ZnO/CdS复合结构,然后用光还原法将Ag纳米颗粒负载于ZnO纳米棒制备出ZnO/CdS/Ag三元半导体光催化剂,对其进行扫描电镜和透射电镜观察、光电性能测试、活性基团捕获实验以及光催化降解和抗菌性能测试,研究其对亚甲基蓝(MB)的降解和抗菌性能。结果表明：ZnO纳米棒均匀生长在CdS微球表面,CdS晶体没有明显裸露,Ag纳米粒子负载在ZnO纳米棒的表面;ZnO/CdS/Ag三元复合光催化剂有良好的可见光响应、较低的阻抗和较高的光电流密度;ZnO/CdS/Ag复合光催化剂能同时产生羟基和超氧自由基等活性氧基团;ZnO/CdS/Ag三元复合光催化剂对亚甲基蓝(MB)的30 min降解率高于90%;0.25 mg/mL的ZnO/CdS/Ag对革兰氏阴性菌(大肠杆菌)的灭菌率高于96%,对革兰氏阳性菌(金黄色葡萄球菌)能完全灭除。     

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。     

Ag纳米颗粒对ZnO纳米棒阵列膜的光电响应和持续光电导的调控

通过两步法合成了表面修饰Ag纳米颗粒的ZnO纳米棒阵列膜,并检测了该纳米棒阵列膜在波长为365 nm的紫外光照下的时域光电流曲线。与纯ZnO纳米棒阵列膜相比,Ag纳米颗粒修饰后ZnO纳米棒阵列膜在光电响应阶段有更大的响应值,最大达到7 490,约为纯ZnO纳米棒阵列膜响应值的50倍。而且,Ag纳米颗粒对ZnO纳米棒阵列膜弛豫阶段呈现的持续光电导(PPC)效应有很好的调控作用。相同恢复时间内,纯ZnO纳米棒阵列膜光电流恢复效率为25%,Ag纳米颗粒修饰后达到87%。Ag浓度越大,持续光电导(PPC)效应越不明显,这个现象使得通过简单改变表面Ag纳米颗粒的浓度来调控ZnO纳米棒阵列膜的PPC效应成为可能。     

Au纳米粒子修饰Si纳米线

报道了在正己硫醇作表面活性剂下,还原HAuCl_4为Au纳米粒子沉积到Si纳米线表面,并利用吸收光谱研究了Au粒子修饰Si纳米线前后的光学性质。通过SiO粉末氧化物辅助生长技术合成了Si纳米线,测量了Si纳米线的吸收光谱,结果表明,与覆盖有SiO_2层的Si纳米线相比,HF处理后的Si纳米线的吸收峰略微“蓝移“。Au纳米粒子沉积到Si纳米线上以后,出现了两个新的吸收峰,波长分别为460和550nm。550nm的吸收峰表明Au纳米粒子的存在,460nm的吸收峰可能是由于Au粒子与Si线之间的界面作用导致的。     

La掺杂纳米ZnO/硅藻土复合材料的制备及其对甲醛气体的降解性能

用两相界面法合成一系列不同含量的稀土La掺杂的ZnO纳米粒子,然后用三氯乙酸对ZnO纳米粒子进行表面活化并与酸处理后的硅藻土混合,用溶胶凝胶技术制备了改性ZnO/硅藻土复合材料。使用傅里叶变换红外(FT-IR)光谱、粉末X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、热重分析(TG)等手段对所制备的材料进行表征,研究了改性纳米ZnO/硅藻土复合材料对甲醛的降解性能。结果表明:与纯ZnO材料相比,La掺杂使ZnO复合纳米材料在可见光区域降解甲醛的性能大幅度提高。     

硬脂酸对CeO2纳米粒子的表面修饰研究

利用表面修饰法合成了硬脂酸修饰的 CeO2 纳米粒子,采用透射电子显微镜(TEM)观察了经表面修饰的CeO2 纳米粒子的形貌及分散性,并采用红外光谱(IR)、紫外可见分光光度计等对修饰的CeO2 纳米粒子进行了表征。结果表明:表面修饰剂硬脂酸与 CeO2 纳米粒子表面之间发生了化学键合作用;修饰后的CeO2 纳米粒子表面存在疏水有机基团,阻隔了 CeO2 纳米粒子的团聚,起到了分散作用;同时,修饰后的CeO2 纳米粒子在苯乙烯中的稳定性得到了提高。并且获得了硬脂酸的修饰量与CeO2 纳米粒子的最佳配比。     

热处理对Ag-ZnO异质结构光催化性能的影响

用溶胶-凝胶法制备纯ZnO和Ag修饰ZnO复合光催化剂,并分别对其进行了400℃、450℃、500℃保温2 h的热处理。使用XRD、SEM、TEM、XPS、PL、BET等手段对其进行了表征。结果表明,纯ZnO和Ag修饰ZnO均为六方纤锌矿晶型,Ag颗粒沉积在ZnO表面形成了Ag-ZnO异质结构。以罗丹明B为目标污染物研究了样品的光催化活性。结果表明,热处理温度对纯ZnO的光催化性能的影响较大,在450℃热处理后光催化效果最佳;热处理温度对Ag修饰ZnO的光催化性能没有显著的影响;Ag修饰ZnO比纯ZnO的光催化活性均有所提高,因为Ag修饰提高了ZnO表面羟基的含量并抑制了光生电子与空穴的复合。在500℃热处理后Ag修饰ZnO对罗丹明B的60 min降解率达到98%,其反应速率常数为0.063 min^-1。     

纳米ZnO/改性氢化蓖麻油复合材料的制备及性能

为改善纳米ZnO在油相有机介质中的分散性,采用异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯(NDZ201)对纳米ZnO进行改性。采用扫描电镜(SEM)对改性后纳米ZnO的形貌进行表征,利用红外光谱仪(FTIR)对改性后纳米ZnO的结构进行表征,通过紫外-可见分光光度计(UV-Vis)及接触角测试仪(CA)等对改性后纳米ZnO的性能进行测试。结果表明:NDZ201成功对纳米ZnO进行表面改性,改性后纳米粒子的分散性得到改善,且粒子表面疏水化程度提高,亲油化度增加,紫外吸收强度增大。将NDZ201改性后纳米ZnO引入氢化蓖麻油中,制备纳米ZnO/改性氢化蓖麻油复合材料,并将该复合材料应用于皮革纤维中。纳米ZnO/改性氢化蓖麻油复合材料的乳胶粒呈球形;纳米ZnO与改性氢化蓖麻油具有抗紫外协同效应;与改性氢化蓖麻油相比,复合材料应用后皮革纤维具有更好的耐黄变性能。     

Nano-ZnO添加剂对冷轧轧制液润滑性能的影响

为研究ZnO纳米粒子对轧制液摩擦学性能和轧制润滑性能的影响,制备了以ZnO纳米粒子为添加剂的水基纳米轧制液和传统轧制乳化液.通过四球摩擦学试验和四辊冷轧试验,对比研究了其摩擦学特性和轧制润滑性能,利用金相显微镜和热场发射扫描电子显微镜(FESEM)等手段对轧后硅钢表面的形貌和成分进行分析,并给出了ZnO纳米粒子的减摩抗磨作用机理.研究表明:随接触载荷增大,水基轧制液的μ值和轧后表面粗糙度呈现出不同于传统轧制乳化液的变化趋势;水基轧制液的ZnO纳米粒子含量为0.7%时,摩擦学性能和轧制润滑性能最好,与传统轧制液相比,极压系数PB提高8.4%,摩擦系数μ降低43%,轧后表面粗糙度Ra降低37%;颗粒状ZnO纳米粒子分布在摩擦副表面的纳米级间隙处,类似微球轴承,起支承载荷的作用,使轧制液的减摩抗磨性能提高.     

硅烷偶联剂IPTS改性纳米ZnO的制备及性能研究

以纳米ZnO、乙醇酸乙酯、异氰酸丙基三乙氧基硅烷(IPTS)为原料，通过脱水缩合制备了一种新型的硅烷偶联剂改性ZnO纳米粒子(I-ZnO)。采用FT-IR、XRD、TG、粒径分析、抑菌圈法等手段表征改性前后纳米ZnO的结构与性能，并探究了不同用量的硅烷偶联剂IPTS对纳米ZnO分散效果的影响。结果表明，I-ZnO(3)(IPTS用量为纳米ZnO用量的25%)样品的分散效果最好，ZnO纳米粒子团聚体的平均粒径最小，为396.9nm,粒径分布系数为0.081。I-ZnO(3)表面有IPTS最大包覆量为4.66%,同时与未改性纳米ZnO相比，I-ZnO(3)具有更优良的抗菌性能。     

纳米ZnO气敏元件对H2的测定研究

以采用物理热蒸发法制备的纯ZnO纳米线以及Ag掺杂ZnO纳米线为气敏基料制备成旁热式气敏元件,用静态配气法对不同浓度的H2进行气敏性能测试。利用测试结果,绘制元件灵敏度与所测气体浓度的关系曲线,并对此曲线进行了线性拟合。结果表明,Ag掺杂纳米ZnO元件与纯纳米ZnO元件相比会明显提高对H2的灵敏度,两类元件的气敏性能与所测气体浓度呈现相同的变化规律。用拟合方程计算出的气体浓度值与实际检测值间吻合较好,误差小于10%。因此,可以利用这两类元件及其拟合直线对H2气体浓度进行测定。     

电化学生长纳米枝状ZnO及其场发射性能研究

采用电化学沉积法在阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)的作用下生长纳米枝状氧化锌(ZnO),通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和场发射测试,系统研究了不同沉积时间下纳米枝状ZnO的形貌、结构与场发射性能.研究结果表明:由于表面活性剂中阴离子的位阻效应,导致在ZnO主干上电化学生长了多个ZnO的分枝,并且纳米枝状ZnO的场发射性能随着沉积时间的增加出现先升高后降低的趋势.其场发射性能的提高主要取决于ZnO主干上分枝的形貌和密度,在沉积时间为90 min时,每支ZnO的主干上分别生长了约2~10个分枝,获得最佳的纳米枝状ZnO场发射性能,开启场强低至1.54 V/μm,场增强因子高达59 739.     

Cu/TiO2 纳米线的制备及其光催化性能

以P25粉体为原料,采用水热法合成了TiO2 纳米线,通过NaBH4还原CuCl2溶液,在TiO2纳米线的表面负载了Cu纳米颗粒.利用透射电镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)和紫外-可见光谱(UV-Vis)对产物进行了表征.结果表明,Cu纳米粒子均匀分散在纳米线表面,并且该Cu/TiO2纳米线在可见光区域表现出较强的吸收性能.光催化降解酸性红3R染料溶液测试表明,在TiO2纳米线表面负载Cu纳米颗粒对提高其催化性能具有积极作用.     

环境友好型塑料用改性ZnO添加剂的光催化性能研究

以纳米ZnO和AgNO3溶液为原料,采用掺杂的方法制备了改性的塑料用ZnO添加剂,通过其光催化降解亚甲基蓝的效果评价了样品的光催化性能。实验结果表明,当银的掺杂量为2.8%,光催化剂添加浓度是0.8g/L时,此时Ag/ZnO复合粉体对亚甲基蓝的光催化降解效果最好。制备的Ag/ZnO复合粉体在紫外光区和可见光区都有较强的吸收,且吸收峰波长和Ag与纳米ZnO相比都出现了一定程度的红移。掺杂银显著提高了纳米ZnO的光催化性能