ZnO納米材料的水熱-溶劑熱合成與物性研究.pdf

1、ZnO是具有高激子束縛能(60 meV)的寬帶隙(3.37 eV)半導(dǎo)體材料。由于其獨(dú)特的半導(dǎo)體及壓熱電性質(zhì),ZnO特別是ZnO納米材料在紫外發(fā)射器件、場發(fā)射器件、納米發(fā)電機(jī)、太陽能電池等光電器件領(lǐng)域具有獨(dú)特的基礎(chǔ)研究與應(yīng)用價值。本文選題立足于尺寸、形貌及表面性質(zhì)可控的ZnO納米材料的化學(xué)制備,著重研究了ZnO納米材料光致發(fā)光和表面親疏水性質(zhì)等對材料尺寸、形貌、表面SiO2鈍化處理、表面光化學(xué)反應(yīng)等的依賴性,獲得了具有一定價值與原創(chuàng)性的

2、研究結(jié)果。具體研究內(nèi)容如下:
　　 利用1,6-己二胺(HMDA)輔助的水熱方法制備了橢球體、針狀以及多枝的花狀結(jié)構(gòu)的均一的ZnO納米粒子,對HMDA調(diào)控粒子形貌機(jī)理進(jìn)行深入分析,并詳細(xì)研究了ZnO粒子形貌依賴的光致發(fā)光性質(zhì)。結(jié)果表明,HMDA／Zn摩爾比是ZnO粒子形貌控制的關(guān)鍵因素。在高HMDA／Zn摩爾比下生成的多枝的花狀結(jié)構(gòu)粒子與其它兩種形貌的粒子相比顯示出最強(qiáng)的近帶邊的紫外發(fā)射和最大的紫外與可見的發(fā)光強(qiáng)度比值。這可以由

3、HMDA對ZnO粒子生長速率的調(diào)控獲得合理解釋。研究表明,可通過對溶液化學(xué)參數(shù)的合理調(diào)控制備具有良好紫外發(fā)射性質(zhì)的ZnO納米材料。
　　 利用溶劑熱方法制備了均一的單分散的ZnO多孔微納米球,對溶劑熱下ZnO微球的形成機(jī)理進(jìn)行了深入分析,并研究了ZnO表面有機(jī)物鈍化依賴的光致發(fā)光性質(zhì)。結(jié)果表明,高粘度、高螯合能力的乙二醇溶劑是導(dǎo)致ZnO納米晶各向同性自組裝生長的關(guān)鍵因素。ZnO微球顯示了較弱的表面缺陷相關(guān)的可見發(fā)光強(qiáng)度,這可由乙

4、二醇等有機(jī)物質(zhì)對ZnO表面缺陷的有效鈍化來合理解釋。研究表明,通過對ZnO表面的鈍化處理,可實現(xiàn)對ZnO納米材料可見光發(fā)射的有效控制。
　　 利用水熱和仿生的聚電解質(zhì)層層沉積技術(shù)在玻璃襯底表面制備了ZnO@Si02核殼納米線陣列,對層層沉積制備SiO2殼層的調(diào)控生長進(jìn)行了細(xì)致分析,并深入研究了核殼納米線表面與界面相關(guān)的光致發(fā)光性質(zhì)。結(jié)果表明,SiO2殼層厚度可通過簡單調(diào)節(jié)層層沉積循環(huán)次數(shù)來理性的調(diào)控。與ZnO納米線相比,ZnO@

5、SiO2核殼納米線陣列顯示了明顯增強(qiáng)的紫外發(fā)光特性和紫外發(fā)光積分強(qiáng)度隨激發(fā)溫度升高先降低、后增強(qiáng)、再降低的變化趨勢,這可由SiO2殼層的加入對納米線表面和界面缺陷的影響獲得合理解釋。研究表明,仿生的層層沉積技術(shù)是在高曲率ZnO納米線表面制備SiO2殼層的有效方法,且通過表面SiO2鈍化處理可得到增強(qiáng)紫外發(fā)射性質(zhì)的.ZnO納米復(fù)合材料。
　　 對ZnO@SiO2納米線陣列膜進(jìn)行疏水修飾,對其表面潤濕性能進(jìn)行研究。結(jié)果表明,在長時間