多孔氧化鋅納米結(jié)構(gòu)的形態(tài)控制及機(jī)理研究.pdf

1、氧化鋅是一種重要的Ⅱ—Ⅵ族直接寬帶隙半導(dǎo)體材料（其禁帶寬度為3．37 eV），在室溫下具有較大的激子束縛能（60 meV），能在室溫及更高溫度產(chǎn)生近紫外的短波激子發(fā)光。氧化鋅是一種同時(shí)具有半導(dǎo)體和壓電雙重性質(zhì)的功能材料，具有良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱和化學(xué)穩(wěn)定性。豐富的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)使得氧化鋅在光學(xué)、光電、傳導(dǎo)、傳感、以及生物等不同領(lǐng)域有許多潛在的應(yīng)用，如光子晶體、光發(fā)射二極管、光探測(cè)器、光敏二極管、氣體傳感器、太陽(yáng)能電池、光電器件、傳感器和光催化等

2、。到目前，ZnO納米棒、納米管、納米環(huán)以及海膽狀、骨狀、羽毛狀形貌和結(jié)構(gòu)已經(jīng)通過(guò)溶膠－凝膠法、化學(xué)氣相沉積法、電化學(xué)沉積法等多種方法制備成功。當(dāng)前，尋求氧化鋅的新結(jié)構(gòu)、新性質(zhì)和新的應(yīng)用領(lǐng)域已成為材料研究重點(diǎn)之一。 本文首先介紹了ZnO的六方晶系纖維礦結(jié)構(gòu)，進(jìn)而討論了ZnO電學(xué)、光學(xué)等方面的性質(zhì)。然后研究了ZnO在催化，傳感器和陶瓷方面的應(yīng)用以及溶膠—凝膠法，化學(xué)氣相沉積法等制備ZnO的方法。 第二章介紹了用商業(yè)納米氧化鋅

3、燒結(jié)得到的氧化鋅陶瓷和三氯甲烷作為原料，采用高壓釜腐蝕和高溫（500℃）裂解相結(jié)合的方法得到了表面納米化的ZnO陶瓷。通過(guò)形貌和結(jié)構(gòu)的表征研究了其形成過(guò)程：首先由CHCl3分解產(chǎn)生的HCl腐蝕普通的ZnO陶瓷表面，在陶瓷表面形成片狀的Zn5（OH）8Cl2—H2O晶體。然后經(jīng)過(guò)高溫退火使Zn5（OH）8Cl2—H2O晶體分解后形成多孔的氧化鋅納米結(jié)構(gòu)，從而得到表面納米化的ZnO陶瓷。 第三章研究用ZnCl2和乙二胺作為原料，通過(guò)

4、液相法合成六邊形片狀前驅(qū)體Zn5（OH）8Cl2—H2O，然后通過(guò)高溫（500℃）裂解的方法分解Zn5（OH）8Cl2—H2O制備得到多孔ZnO微米片。通過(guò)形貌和結(jié)構(gòu)的表征研究發(fā)現(xiàn)，前驅(qū)體和最終產(chǎn)物（多孔ZnO）具有相同的六邊形片狀的基本結(jié)構(gòu)，電子衍射圖像表明多孔ZnO微米片是單晶。在研究過(guò)程中，還分析了乙二胺對(duì)前驅(qū)體形貌的影響。從而初步解釋了多孔ZnO微米片的形成過(guò)程。最后，我們研究了實(shí)驗(yàn)溫度、溶液濃度和反應(yīng)物比例等實(shí)驗(yàn)條件對(duì)多孔Zn