ZnO納米材料的制備及其光性能分析.pdf

1、氧化鋅(ZnO)材料是室溫下具有3.37eV的直接寬帶隙半導(dǎo)體材料,其寬的禁帶足以滿足當(dāng)代各種高精尖端的通訊器件對于材料性能的需求。氧化鋅具有高的激子束縛能(60meV)、低的生長溫度、高的硬度。作為一種氧化物,ZnO還對周圍環(huán)境有著高的敏感性,它無毒無害,具備良好的生物相容性,更重要的是它在自然界廣泛存在,制備成本低。ZnO納米材料這諸多優(yōu)良的物性足以將其應(yīng)用拓展到社會的各行各業(yè)中,因而它成為研究者關(guān)注的熱點。大規(guī)模、高質(zhì)量、低成本的

2、可控制備是實現(xiàn)這一材料應(yīng)用價值的重要前提。通過合適的制備工藝,才能生產(chǎn)出各種能夠滿足應(yīng)用要求的ZnO材料。為此,本課題對ZnO納米材料的制備以及相關(guān)光學(xué)性能展開了研究,并且對制備機理和光催化反應(yīng)進行了探討。
　　 利用十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)、正己烷、異丙醇、和Zn2+水溶液組成的反向微乳液體系制備了ZnO納米棒,探討了工藝因素對顆粒形貌的影響,采用X射線多晶粉末衍射儀(XRD)和掃描電子顯微鏡(SEM)等分析技術(shù)對實驗

3、產(chǎn)物進行了表征。結(jié)果表明,通過調(diào)控Zn2+水溶液的濃度、水相含量與表面活性劑加入量的摩爾比(W)能更有效的控制ZnO納米棒的長徑比;分析指出,納米棒的生成是由納米微晶吸附堆積形成,經(jīng)高溫煅燒后晶化,而不是納米微晶沿某一優(yōu)先生長方向直接生長的產(chǎn)物。
　　 以有機物為絡(luò)合材料,乙酸鋅為鋅源采用高分子絡(luò)合-燒結(jié)兩步法生長了棒狀ZnO。研究了絡(luò)合材料、絡(luò)合液pH值和燒結(jié)氣氛對于最終產(chǎn)物的影響。使用XRD、SEM和傅里葉紅外光譜(FTIR

4、)分析技術(shù)對實驗產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)與形貌以及絡(luò)合液成份進行了表征,其中以聚乙烯醇(PVA)為絡(luò)合材料、絡(luò)合液pH值為8.5、燒結(jié)氣氛為氧氣的樣品具有最好的結(jié)晶度和棒狀形貌(直徑為100nm左右、長徑比約為10)。研究表明,絡(luò)合材料決定著ZnO的組裝方式;絡(luò)合液pH值通過調(diào)整Zn2+離子生長基元的種類從而控制ZnO生長過程;而燒結(jié)氣氛則起到了控制晶體質(zhì)量和去除有機絡(luò)合材料的作用。該法簡便可行、經(jīng)濟環(huán)保、普適性強,更重要的是適于在復(fù)雜的幾何結(jié)構(gòu)上涂