论文部分内容阅读
纳米材料是纳米科学与纳米技术一个非常重要的研究领域。氧化锌(ZnO)作为一种重要的直接宽带隙半导体材料由于其独特的结构以及优异的电学、磁学、光电和压电性能,在纳米发电机、传感器、光电子器件和生物探测器等领域展现出了很好的应用前景,世界范围内受到了越来越多的关注。大量的研究表明,不同形貌、尺寸的ZnO微／纳米结构具有不一样的性质。因此可控合成不同ZnO微／纳米材料,研究与形貌、尺寸相关的性能是一项很有意义的工作。制备ZnO微／纳米结构的方法很多,例如采用物理气相沉积法(PVD)来制备ZnO纳米带,水热法制备ZnO微米球,分子束外延法(MBE)制备ZnO纳米线,磁控溅射法制备ZnO纳米棒等等。到目前为止,很少有关于蛋黄-蛋壳结构ZnO纳米结构的报道。本论文采用溶液化学法制备出了具有不同形貌的柠檬酸锌微米球并以此为前驱体来制备蛋黄-蛋壳结构的ZnO纳米球。(1)、将含有六水合硝酸锌(Zn(NO3)2-6H2O)、六亚甲基四胺(HMT)和柠檬酸钾(C6H5K3O7τH2O)的混合溶液于水浴90℃反应20分钟,然后将所得溶液在室温下陈化一定时间。当陈化时间从0小时增加到12小时时,制得的柠檬酸锌经历了从实心微米球到蛋黄-蛋壳结构微米球最后向空心微米球的演变过程。研究表明这种转变主要是基于陈化过程中溶液发生的Ostwald ripening过程。(2)、以不同形貌的柠檬酸锌微米球为前驱体在600℃保温2小时制得了ZnO实心纳米球、蛋黄-蛋壳结构纳米球及空心纳米球。SEM和TEM的结果表明煅烧后所得ZnO纳米球的直径有一定程度减小,但柠檬酸锌的形貌被很好的保留。(3)、同实心纳米球和空心纳米球相比,蛋黄-蛋壳结构ZnO纳米球具有最大的可见光发射强度和最高的光催化降解甲基橙效率。这分别是由于蛋黄-蛋壳结构内部表面存在最大数量的辐射中心以及该结构具有最大的比表面积所致。(4)、采用水热法在Zn(NO3)2-DMAB(二甲铵硼烷)溶液中制备出了纺锤状结构和对称棒状结构ZnO,调节反应时间研究对称棒状结构ZnO的形成机理。通过添加不同类型可溶性盐对ZnO形貌进行调控,并研究其光致发光性能。