一維金屬氧化物納米陣列的制備及其性質(zhì)研究.pdf

1、一維納米材料具有形狀上的各向異性，它們?cè)谀硞€(gè)方向上的生長(zhǎng)速度遠(yuǎn)高于其他方向，從而在兩個(gè)維度上的尺寸維持在納米級(jí)別。因?yàn)槠湫蚊膊煌趬K體材料和其它納米結(jié)構(gòu)的形貌，因此在光、電、磁、力、熱以及在化學(xué)方面表現(xiàn)出一些特殊的性質(zhì)，這些性質(zhì)使其在太陽(yáng)能電池、催化劑、光電器件和傳感器等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。特別因其具有較大的長(zhǎng)徑比和有序的間隙，一維納米材料作為太陽(yáng)能電池的光陽(yáng)極可以為電子的傳輸提供便捷的通道，從而可以提高電子的傳輸效率;并有利于電解

2、質(zhì)的填充和傳輸，以及促進(jìn)染料的再生。因此，一維納米材料是目前納米材料中最熱門(mén)的研究領(lǐng)域之一。本文采用水浴加熱法和微波加熱法制備了CuO納米棒陣列，利用微波加熱法制備了ZnO納米線(xiàn)陣列，并分別研究了它們的微結(jié)構(gòu)和光電特性。本研究主要內(nèi)容包括：
　　⑴采用水浴加熱法制備了CuO納米棒陣列。首先采用提拉法在FTO玻璃襯底上生長(zhǎng)一層CuO納米種子層，種子層對(duì)納米棒的生長(zhǎng)和形貌起著非常重要的作用。然后把長(zhǎng)有種子層的襯底置于裝有前驅(qū)液的燒杯里

3、采用水浴鍋加熱。研究發(fā)現(xiàn)隨著溫度的升高CuO納米棒的直徑變小。通過(guò)紫外可見(jiàn)吸收譜測(cè)出溫度較高時(shí)得到的CuO納米棒具有較大的帶隙。
　?、撇捎眠B續(xù)滴加溶液微波加熱法制備了整齊的CuO納米棒陣列。X射線(xiàn)衍射顯示納米棒具有很好的結(jié)晶性，生長(zhǎng)取向沿[020]方向。CuO納米棒的長(zhǎng)度隨著加熱時(shí)間的延長(zhǎng)線(xiàn)性增加，生長(zhǎng)率～544 nm/h。本文研究了微波對(duì)CuO生長(zhǎng)的作用機(jī)理，因?yàn)镃uO是極性金屬氧化物，在電場(chǎng)作用下很容易被極化，所以在微波的電

4、場(chǎng)下偶極相互作用使微波能量可以直接轉(zhuǎn)化成CuO的能量，使得CuO納米棒在短時(shí)間內(nèi)可以長(zhǎng)到幾個(gè)微米。研究發(fā)現(xiàn)這些整齊的CuO納米棒陣列在室溫下呈現(xiàn)出較強(qiáng)的磁各向異性，磁各向異性的來(lái)源可能是CuO納米棒的形狀各向異性和表面未得到補(bǔ)償?shù)淖孕鸬摹?br>　?、遣捎眠B續(xù)滴加溶液微波加熱法制備了ZnO納米線(xiàn)陣列。獲得了一系列長(zhǎng)度為3-17μm的ZnO納米線(xiàn)陣列，納米線(xiàn)的長(zhǎng)度隨著生長(zhǎng)時(shí)間線(xiàn)性增加，將其用作染料敏化太陽(yáng)能電池的光陽(yáng)極時(shí)，發(fā)現(xiàn)隨著納米

5、線(xiàn)長(zhǎng)度的增加染料敏化太陽(yáng)能電池的效率逐漸提高，這是由于長(zhǎng)的納米線(xiàn)擁有較大的表面積可以附載更多的染料，因此可以提高電池的效率。
　?、炔捎眠B續(xù)滴加溶液微波加熱法和脈沖激光沉積技術(shù)制備了ZnO@TiO2復(fù)合納米陣列結(jié)構(gòu)。首先采用微波加熱法制備了垂直的ZnO納米線(xiàn)陣列，然后采用脈沖激光沉積法在ZnO納米線(xiàn)陣列表面沉積不同厚度的TiO2殼層。并研究了ZnO納米線(xiàn)表面沉積不同厚度的TiO2層對(duì)染料敏化太陽(yáng)能電池性能的影響，研究發(fā)現(xiàn)復(fù)合納米結(jié)