ZnO纳米线的电化学制备研究

High-quality ZnO nanowires have been synthesized at relatively low temperature via one-step electrochemical anodization technique. In this method, Zn sheet acted as the anode and Pb sheet served as the counter electrode, and the complex solution of HF-C₂H₅OH-H₂O was used as electrolyte. ZnO nanowires were characterized by Field Emission Scanning Electron Microscopy (FE-SEM), Transmission Electron Microscopy (TEM) and Selected Area Electron Diffraction (SAED) and X-ray Diffraction (XRD). The results show that the nanowires were wurtzite crystalline ZnO, and the ZnO nanowires with the diameters of 70 nm and 30～40 nm were obtained by adjusting preparation conditions, respectively.     

ZnO纳米线基MWNTs/PVDF复合热电材料的制备及特性研究

将不同比例的多壁碳管(MWNTs)与聚偏二氟乙烯(PVDF)聚合物混合后,喷涂于n型ZnO半导体纳米线阵列上,制备了一种新型ZnO纳米线基MWNTs/PVDF热电复合材料.与以往采用价格昂贵的p型与n型单壁碳纳米管(SWNTs)与聚合物混合制备的复合热电材料特性相比,这种新型热电复合材料在降低制造成本的同时,利用分散于聚合物中MWNTs的一维电子传输特性及形成的大量界面势垒,加上ZnO半导体纳米线具有的较高载流子密度与迁移率,提高了复合热电材料中电子的输运特性,增加了材料对声子的散射强度.测试发现,在一定的温度梯度下,随着MWNTs添加质量百分比的增加,热电材料的温差电动势和电导率也随之增加,但其Seebeck系数变化量不大.研究表明,这种热电材料有望替代采用p型与n型SWNTs构建的SWNTs/PVDF复合热电材料.研究结果对开发超轻、无毒、廉价、可应用于各种微纳电子领域的新型电源具有重要的参考价值.     

液相法制备取向ZnO纳米线阵列的场发射特性(英文)

采用水热合成工艺,在不同条件下制备了不同的一维取向ZnO纳米线阵列样品.用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)及透射电镜(TEM)对样品的晶体结构和形貌等进行了表征,对样品的场发射特性进行了分析和比较,并用Fowler-Nordheim方程对影响ZnO纳米线场发射的因素进行了研究.结果表明,具有较低生长密度分布、较高的长径比和较尖锐生长端的ZnO纳米线阵列样品具有较好的场发射特性.     

溶胶凝胶法制备CNT／ZnO纳米复合材料及其光催化性研究

Chemistry and Chemical Engineer School, Henan Institute of Science and Technology, Xinxiang, Henan 453003, China     

砷掺杂的ZnO纳米线的发光特性

在GaAs基底上制备了高质量的直径为10～100 nm、长度约几个微米的As掺杂ZnO纳米线. 扫描电镜、EDX分析及透射电镜分析显示, ZnO纳米线具有较好的晶态结构. 对As掺杂前后的ZnO纳米线进行光学特性测量, 结果表明, ZnO纳米线在385 nm处有较强的紫外发光峰, 在505 nm左右有较弱的蓝绿发光峰; As掺杂较大地改变了ZnO纳米线的发光性质, 使本征发光峰移到393 nm处, 蓝绿发光强度有了很大程度的提高.     

聚合物基ZnO纳米线的制备和生长机理研究

采用独特的高分子溶液自组装生长方法, 在经化学镀预处理的基底上利用高分子溶液的网络络合效应制备了ZnO纳米线. 通过场发射扫描电子显微镜(FE-SEM), X射线能谱仪(EDS)等对样品的表面形貌及组成进行了观测表征. 结果显示, 纳米线直径约50 nm, 长度达到了数微米; 产物Zn、O化学计量比接近1∶1. 通过Si基底经化学镀工艺预处理和未经化学镀预处理对ZnO纳米结构、紫外吸收和PL性能影响的分析比较, 发现了化学镀Ni对于纳米线长度和直径尺寸的控制更为有效; 在PL图谱中, 经化学镀预处理的样品在中心波长385 nm出现了由激子碰撞复合所形成的近紫外发光峰. 进一步还分析了在不同的pH值和反应时间下样品的紫外吸收和光致发光性能. 通过以上实验, 讨论并提出了ZnO纳米线的生长机理及过程, 认为纳米线的生长是在化学镀催化剂和高分子双重作用下进行的.     

基于ZIF-8/C制备ZnO/C复合材料及光催化性能的研究

本文采用常温搅拌法将Zn(NO_3)2·6H_2O、活性炭粉和2-甲基咪唑溶于甲醇中,得到一系列含不同质量分数活性炭粉的ZIF-8/C材料,500℃下煅烧,得到ZnO/C复合材料。利用傅里叶红外光谱(Fourier transform infrared spectroscopy,FT-IR)、孔径分布分析仪(Pore diameter analysis apparatus)、紫外-可见吸收光谱(UV-visible absorption spectra)、场发射扫描电子显微镜(Field emission scanning electron microscopy,FE-SEM)和X射线粉末衍射(Powder X-ray diffraction,PXRD)对前驱体和目标产品进行表征分析。这些结果表明前驱体和目标产品中分别含有ZIF-8和ZnO,加入活性炭粉可以拓展ZnO光催化剂的吸收光谱范围。目标产品具有介孔和大孔结构,其中ZnO/C-2的粒径更为均一。另外,在可见光和紫外光下考察目标产品对有机染色剂亚甲基蓝的光催化降解性能和稳定性。实验结果表明:目标产品ZnO/C-2的光催化性能最佳。     

磁场作用下原位聚合制备聚苯胺/纳米ZnO复合材料

首先用硅烷偶联剂(KH550)对所制备粒径在100 nm以下的纳米ZnO进行表面修饰(M-ZnO), 然后在弱磁场(0.4 T)下乙醇/水/十二烷基苯磺酸(DBSA)体系中原位聚合分别制备了重均分子量达3×10⁴的聚苯胺(PANI)及聚苯胺/纳米ZnO复合材料. 红外分析表明纳米ZnO的加入使聚苯胺的特征峰向低波数方向移动|溶解性测试表明聚苯胺及其复合材料在氯仿和N-甲基吡咯烷酮中均有较高的溶解度(高于80%)|X-射线衍射表明磁场能有效地改善聚苯胺主链的规整性, 使聚苯胺分子链有更好离域的π电子体系|M-ZnO的引入显著地提高了PANI的电导率(可达220 S/m), 同时具有较好的透光性(80%)|这表明PANI/纳米ZnO复合材料在柔性光电器件领域具有潜在的应用价值.     

ZnO/TiO2纳米管复合材料的制备及光电化学性能研究

采用电化学阳极氧化法制备TiO2纳米管,然后用光化学沉积法在TiO2纳米管表面沉积ZnO纳米颗粒制备ZnO/TiO2纳米复合材料。对样品进行了Raman谱、XRD和SEM表征,通过测定光电流-时间(I-t)和开路电压-时间(OCPT)曲线对ZnO/TiO2纳米复合材料的光电化学性能进行研究。结果表明,沉积ZnO没有改变TiO2的相结构;复合ZnO提高了TiO2的光电性能;在Zn(NO3)2浓度为10-3 mol.L-1的条件下制得的ZnO/TiO2纳米复合材料具有较好的光电性能。     

ZnO/SAPO-34组装体的制备及发光性质研究

以微孔分子筛SAPO-34为主体，采用锌盐浸渍-灼烧的方法，在SAPO-34的菱沸石笼中制备出ZnO纳米粒子，并对不同温度下灼烧后得到的ZnO/SAPO-34组装体的发光性质进行了研究。由于SAPO-34菱沸石笼的尺寸所限，制备出来的ZnO粒子粒径小于1 nm。量子尺寸效应使得SAPO-34笼中的ZnO纳米粒子的荧光光谱在近紫外区的发射谱峰有明显的蓝移。     

Pd/ZnO和Ag/ZnO复合纳米粒子的SPS和XPS研究

用焙烧前驱物碱式碳酸锌的方法制备了ZnO纳米粒子，采用光还原沉积贵金属的方法分别得到了质量分数为0.5％的Pd/ZnO和Ag/ZnO复合纳米粒子，并利用XRD、TEM、XPS和SPS等测试技术对样品进行表征.初步探讨了贵金属在ZnO纳米粒子表面形成原子簇的原因及沉积贵金属对ZnO纳米粒子表面光电压信号的影响.以光催化氧化气相正庚烷为模型反应，考察了沉积贵金属对ZnO纳米粒子光催化活性的影响，并探讨了光催化活性有所提高的内在原因.结果表明， ZnO纳米粒子沉积贵金属后，其表面光电压信号明显下降，而光催化活性却大大地提高，这说明可以通过表面光电压谱的测试来初步的评估纳米粒子的光催化活性，即粒子的表面光电压信号越弱，其光催化活性越高.     

Zn基片上ZnO及ZnS/ZnO复合纳米阵列的液相合成及发光性质

采用温和的溶液路线在Zn基片上合成了单晶态的ZnO纳米棒阵列、 纳米片阵列和ZnS/ZnO复合双层纳米棒阵列. 使用X射线粉末衍射仪、 扫描电子显微镜、 高分辨透射电子显微镜、 X射线光电子能谱仪等对产物的组成、 结构及形貌进行了表征. 讨论了表面活性剂在液相合成中对产物形貌的调控作用. 通过室温发射光谱的测定, 研究了所得纳米阵列材料的发光性质.     

ZnO/ZnSe复合纳米结构的制备及可见光光催化性能

通过热水解法, 以氧化锌为模板, 成功制备出形貌均一的ZnO/ZnSe复合纳米结构. 为了对比不同O/Se比对光催化性能的影响, 保持其它反应参数不变, 调节还原剂水合肼的用量, 得到不同硒化程度的ZnO/ZnSe复合纳米结构. 采用场发射扫描电子显微镜、 X射线衍射仪和透射电子显微镜对样品的形貌及结构进行了表征, 通过测试该复合结构对亚甲基蓝的可见光催化降解评估了其光催化效率. 结果表明, 与纯ZnO比, ZnO/ZnSe复合结构在可见光区域和紫外光区域的光吸收范围变宽, 显示出较高的光催化效率. 原因在于ZnSe导带上的电子在扩散势能的作用下迁移到ZnO的导带上, 而空穴仍保留在ZnSe价带, 这样有助于光生电子和空穴对的分离, 降低其复合机率, 从而提高ZnO的光催化效率.     

SiO2/ZnO复合纳米粒子的制备及表征

采用双注控制沉积法(Controlled Double-Jet Precipitation,CDJP)将反应物添加到含有SiO₂的溶液中,通过直接的表面反应来制备单分散的SiO₂/ZnO复合纳米粒子,并对其进行了表征。透射电镜(TEM)观察表明,SiO₂表面有一层ZnO纳米颗粒或薄层。对复合纳米粒子SiO₂/ZnO进行X射线衍射(XRD)分析,复合颗粒的衍射峰与单独的氧化锌的衍射峰完全一致。能量弥散X射线法(EDX)分析表明,复合颗粒中含有Zn、Si、O元素。荧光光谱表明有ZnO的吸收峰。     

N-TiO_2/ZnO复合纳米管阵列的掺杂机理及其光催化活性

以ZnO纳米柱阵列为模板,采用溶胶-凝胶法制备出TiO2/ZnO和N掺杂TiO2/ZnO的复合纳米管阵列.扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)和紫外-可见漫反射吸收光谱(UV-Vis)的结果表明:两种阵列的纳米管均为六角形结构,直径约为100nm,壁厚约为20nm;在N-TiO2/ZnO复合纳米管阵列中,掺入的N离子主要是以N-Ox、N-C和N-N的形式化学吸附在纳米管表面,仅有少量的N离子以取代式掺杂的方式占据TiO2晶格O的位置;表面N物种形成的表面态能级和取代式掺杂导致带隙的窄化,增强了纳米管阵列的光吸收效率,促进了光生载流子的分离.光催化实验结果表明,N离子的掺杂有利于N-TiO2/ZnO复合纳米管阵列光催化活性的提高.     

液相沉积法制备ZnO/CdS复合纳米棒阵列薄膜及其光电性质

采用两步化学溶液沉积法在氧化铟锡(ITO)导电玻璃衬底上制备了ZnO/CdS复合纳米棒阵列薄膜.利用X射线衍射(XRD)仪、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见(UV-Vis)吸收分光光度计、荧光(PL)光谱仪及表面光电压谱(SPS)研究了不同CdS沉积时间对复合薄膜的晶体结构、形貌、光电性质的影响.研究结果表明:ZnO纳米棒阵列表面包覆CdS纳米颗粒后,其吸收光谱可拓展到可见光区;与吸收光谱相对应在可见光区出现新的光电压谱响应区,这一现象证实,通过与CdS复合可显著提高ZnO纳米棒阵列在可见光区的光电转换性能;随着CdS纳米颗粒沉积时间的延长,复合纳米棒阵列薄膜在大于383nm波长区域的光电压强度逐渐减弱,而在小于383nm波长区域的光电压强度逐渐增强.用两种不同的电荷产生和分离机制对这一截然相反的光响应过程进行了详细的讨论和解释.     

硫化锌与硫化锌/氧化锌异质结纳米线的化学气相沉积法制备与表征

介绍一种利用石墨还原快速制备大量硫化锌纳米线的方法,并分别合成了超晶格型、双轴型、核/壳型的硫化锌/氧化锌异质结纳米线。所合成的硫化锌纳米线存在六方纤锌矿和立方闪锌矿两种晶型,纳米线长度达几十微米,直径在20-50 nm,直径均匀且产量很高。在具有双轴型的硫化锌/氧化锌异质结中,首次发现具有超结构特征的氧化锌。HRTEM分析表明,硫化锌/氧化锌超晶格异质结界面为ZB-ZnS(111)∥ZnO(0001),而核/壳型异质结界面为W-ZnS(0001)∥ZnO(0001),这三个晶面分别为各自晶体的极性面,即所合成的硫化锌/氧化锌异质结中极性面相互平行。对ZnS 和ZnS/ZnO 异质结的生长机制进行了探讨,并对硫化锌纳米线与硫化锌/氧化锌异质结的光学性质进行了分析。     

N-TiO2/ZnO复合纳米管阵列的掺杂机理及其光催化活性

以ZnO纳米柱阵列为模板, 采用溶胶-凝胶法制备出TiO2/ZnO和N掺杂TiO2/ZnO的复合纳米管阵列. 扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)和紫外-可见漫反射吸收光谱(UV-Vis)的结果表明: 两种阵列的纳米管均为六角形结构, 直径约为100 nm, 壁厚约为20 nm; 在N-TiO2/ZnO复合纳米管阵列中, 掺入的N离子主要是以N-Ox、N-C和N-N的形式化学吸附在纳米管表面, 仅有少量的N离子以取代式掺杂的方式占据TiO2晶格O的位置; 表面N物种形成的表面态能级和取代式掺杂导致带隙的窄化, 增强了纳米管阵列的光吸收效率, 促进了光生载流子的分离. 光催化实验结果表明, N离子的掺杂有利于N-TiO2/ZnO复合纳米管阵列光催化活性的提高.     

N-TiO2/ZnO复合纳米管阵列的掺杂机理及其光催化活性

以ZnO纳米柱阵列为模板, 采用溶胶-凝胶法制备出TiO2/ZnO和N掺杂TiO2/ZnO的复合纳米管阵列. 扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)和紫外-可见漫反射吸收光谱(UV-Vis)的结果表明: 两种阵列的纳米管均为六角形结构, 直径约为100 nm, 壁厚约为20 nm; 在N-TiO2/ZnO复合纳米管阵列中, 掺入的N离子主要是以N-Ox、N-C和N-N的形式化学吸附在纳米管表面, 仅有少量的N离子以取代式掺杂的方式占据TiO2晶格O的位置; 表面N物种形成的表面态能级和取代式掺杂导致带隙的窄化, 增强了纳米管阵列的光吸收效率, 促进了光生载流子的分离. 光催化实验结果表明, N离子的掺杂有利于N-TiO2/ZnO复合纳米管阵列光催化活性的提高.