濕化學法制備微-納米結構氧化鋅及其物性研究.pdf

1、氧化鋅(ZnO)作為一種直接帶隙Ⅱ-Ⅵ族半導體材料，禁帶寬度為3.37eV，具有較高的激子結合能(60 meV)，是制備下一代短波長發光二極管和激光器的最佳候選材料之一；并由于其良好的穩定性和生物適應性,在氣體傳感器、光電子裝置、場發射顯示器、太陽能電池、微機電系統、生物醫藥和光催化等領域具有很好的應用前景。因而近年來,關于ZnO微/納結構材料的制備、表征及其應用方面的研究引起了人們的極大興趣，發展十分迅速。本論文著重于工業化、低成本、

2、簡單和實用的要求，采用濕化學法對不同形態的ZnO納米材料的合成、微觀結構以及物性進行了研究。主要結果如下：
　　 1、采用常壓條件，在較低的溫度(40－90 ℃)，通過水浴加熱的濕化學方法，在不添加任何催化劑或表面活性劑的情況下，以氫氧化鈉(NaOH) 溶液和氯化鋅(ZnCl2) 溶液為原料，僅僅伴隨磁力攪拌即可在不同的加熱溫度條件下得到不同形態的納米氧化鋅花狀結構；同時著重考慮了加熱的時間和溫度對產物的影響，并且對其形成機理進

3、行了探討。通過掃描電鏡(SEM)、X射線衍射(XRD)、透射電鏡(TEM)、紫外可見分光光度計(UV-Vis)及PL譜等測試手段對試樣進行了表征。結果表明：所得納米棒平直光滑，其直徑在60-120 nm范圍之間，產物形貌可以通過溫度和攪拌進行調整，并且產物在PL光譜中表現出弱的藍光發射和強的橙色光發射，分析說明這種藍光和橙光發射與產物形成過程中的缺陷(如氧空位、間隙氧等)有關。
　　 2、采用較低溫度(60 ℃)的水浴溶液合成方

4、法,在磁力攪拌條件下,通過加入油酸-無水乙醇混合液,成功的制備出了以Zn球為核、ZnO納米棒為殼的Zn-ZnO核-殼間隙結構。產物大小由Zn球直徑決定，殼是由直徑在80-150 nm 間的ZnO納米棒組成。通過改變實驗條件(如：不加油酸-無水乙醇混合液或停止磁力攪拌)得到了不同的Zn-ZnO核-殼結構。結果表明：溶液中的油酸會在Zn球表面形成疏水層,以疏水層為中介,形成ZnO殼結構；如果不加入混合液,ZnO的生長基元將直接與Zn球表層作

5、用,在Zn球表面形成ZnO殼結構,構成簡單的核-殼結構。結果說明油酸-無水乙醇混合液的加入對形成核-殼結構的間隙空間起到了重要的作用。此外,可通過控制磁力攪拌來改變殼層ZnO晶體的大小。
　　 3、采用十六烷基三甲基溴化銨(CTAB) 輔助水熱法，制備出了一種表面具有多晶納米片接枝結構的ZnO微棒，微棒直徑在1.5μm左右，而棒表面的光滑納米片厚度在5nm左右。這種新穎結構受到CTAB和溫度的影響，而其生長機理可以歸結于晶體生長