一維ZnO@ZnS核殼結(jié)構(gòu)納米材料的制備及其性能研究.pdf

1、近年來(lái)直接帶隙寬禁帶半導(dǎo)體ZnO被廣泛研究，較大帶隙(3.37eV)和較高激子復(fù)合能(60meV)使得ZnO成為較為適合做藍(lán)、紫外光電設(shè)備的材料之一。其獨(dú)特的物理化學(xué)特性，使其在很多領(lǐng)域都有應(yīng)用潛力，如傳感器，場(chǎng)效應(yīng)管，太陽(yáng)能電池電極，納米發(fā)電機(jī)等。垂直對(duì)齊的ZnO納米線(xiàn)陣列，由于其特殊的一維結(jié)構(gòu)和獨(dú)特的性能而被廣泛研究。在實(shí)際應(yīng)用中，通過(guò)控制生長(zhǎng)條件來(lái)合成形態(tài)和質(zhì)量良好的納米線(xiàn)是提高應(yīng)用器件性能的關(guān)鍵。當(dāng)ZnO和ZnS結(jié)合為ZnO@Z

2、nS核殼結(jié)構(gòu)的納米線(xiàn)陣列時(shí)，ZnS作為功能層處于ZnO核和外界環(huán)境中間，這將極大的改變ZnO核的性能。因此，ZnO@ZnS核殼結(jié)構(gòu)的納米線(xiàn)陣列已經(jīng)被報(bào)道對(duì)于器件性能的改善有很大的作用，比如，較好的光致發(fā)光，提高染料敏華太陽(yáng)能電池的效率等。本文的主要工作如下:
　　(1)利用微波輔助水溶液化學(xué)法在FTO玻璃襯底上制備了氧化鋅納米線(xiàn)陣列，通過(guò)自制的連續(xù)滴加溶液裝置，實(shí)現(xiàn)了在較短時(shí)間內(nèi)生長(zhǎng)出超長(zhǎng)的ZnO納米線(xiàn)陣列。研究表明隨著反應(yīng)時(shí)間的

3、增加，ZnO納米線(xiàn)陣列的長(zhǎng)度呈線(xiàn)性增加。通過(guò)對(duì)比不同種類(lèi)的鋅鹽作為反應(yīng)原料合成的ZnO納米線(xiàn)陣列的形貌和長(zhǎng)徑比，發(fā)現(xiàn)采用醋酸鋅作為鋅源所合成的ZnO納米線(xiàn)陣列生長(zhǎng)速度較快，底部融合較少。因此醋酸鋅是短時(shí)間內(nèi)合成超長(zhǎng)的ZnO納米線(xiàn)陣列的理想鋅源。
　　(2)采用醋酸鋅作為鋅源所生長(zhǎng)的ZnO納米線(xiàn)陣列結(jié)晶性良好，密度適中。對(duì)該納米線(xiàn)陣列進(jìn)行光催化測(cè)試，發(fā)現(xiàn)隨著納米線(xiàn)長(zhǎng)度的增加，其對(duì)甲基橙染料的降解速率增加。原因可總結(jié)為以下兩點(diǎn):一、我

4、們所合成的納米線(xiàn)具有獨(dú)特的一維結(jié)構(gòu)，為其光生電子的傳輸提供了良好的通道，利于光生電子-空穴的分離，進(jìn)而提高了樣品的催化效果。
　　二、該ZnO納米線(xiàn)具有較大的比表面積，為其污染物的附著提供了廣闊的面積，從而提高了ZnO納米線(xiàn)的光催化效果。
　　(3)在成功制備了一維ZnO納米線(xiàn)的基礎(chǔ)上，采用氣相硫化法將ZnO表面一層硫化為ZnS，從而得到了ZnO@ZnS核殼結(jié)構(gòu)納米線(xiàn)陣列，該樣品仍然結(jié)晶性良好、排列整齊。通過(guò)控制硫化時(shí)間的長(zhǎng)