氧化锌微球和层状集聚体的控制合成及其光致发光

通过锌片与水分别在乙二醇和乙二胺中120℃反应12 h,直接在锌片上原位合成出ZnO微球和层状集聚体.利用X射线粉末衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜和红外光谱对产物进行了表征和分析.结果表明,在乙二醇中得到的直径为0.3～2 μm ZnO微球是由直径为30～50 nm纤锌矿结构的ZnO纳米片通过氢键组装而成;在乙二胺中得到的层状集聚体是由20～30 nm的纤锌矿结构的ZnO纳米晶通过氢键组装成尺寸约为450 nm×900 nm纳米片,这些较大尺寸纳米片再通过范德华力组装而成.研究了乙二醇和乙二胺在ZnO微球和层状集聚体形成过程中的作用并提出了可能的生长机理.在波长为300 nm光的激发下,发现ZnO微球和层状集聚体具有发光峰位于397 nm强的紫外光发光、485和520 nm弱的蓝绿光发光,它们分别起源于ZnO宽带隙的激子发射,氧空位与间隙氧之间的跃迁以及表面上离子化氧空位中的电子与价带中光激发的空穴之间的复合.     

ZnO纳米片组装的微球和层状集聚体的控制合成及其发光性质

通过锌片与水分别在乙二醇和乙二胺中120 ℃反应12 h,直接在锌片上原位合成出ZnO纳米片组装的微球和层状集聚体。利用X射线粉末衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜和红外光谱对产物进行了表征和分析。结果表明,在乙二醇中得到的直径为0.3～2 µmZnO微球是由直径为30～50 nm纤锌矿结构的ZnO纳米片通过氢键组装而成;在乙二胺中得到的层状集聚体是由20～30 nm的纤锌矿结构的ZnO纳米片通过氢键组装成尺寸约为450×900 nm纳米片,这些较大尺寸纳米片再通过范德华力组装而成。研究了乙二醇和乙二胺在ZnO微球和层状集聚体形成过程中的作用并提出了可能的生长机理。在波长为300 nm光的激发下,发现ZnO微球和层状集聚体具有发光峰位于397 nm强的紫外光发光、485和520 nm弱的蓝绿光发光,它们分别起源于ZnO宽带隙的激子发射,氧空位与间隙氧之间的跃迁以及表面上离子化氧空位中的电子与价带中光激发的空穴之间的复合。     

ZnO纳米片自组装空心微球的无模板水热法制备与发光性质

报道了一种简单的制备ZnO纳米片自组装成空心微球的无模板水热法. 即通过醋酸锌与水和乙二醇混合溶剂(V_水/V_乙二醇 = 1/20)在100℃水热反应12 h合成了ZnO空心微球. 利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X 射线衍射仪和红外光谱对产物进行了表征和分析. 结果表明, 所制备ZnO空心微球的直径为2~5 μm, 它是由直径为10~20 nm纤锌矿结构的ZnO纳米片自组装而成. 研究了水与乙二醇的体积比及反应时间对产物形貌的影响, 结果表明乙二醇在ZnO纳米片的形成与自组装过程中起着关键作用, 并提出了可能的生长机理. 在波长为300 nm光的激发下, 发现ZnO空心微球具有发光峰位于397 nm强的紫外光发光和486 nm弱的蓝绿光发光, 这两种发光分别起源于ZnO宽带隙的激子发射和氧空位与间隙氧之间的跃迁.     

杨桃状ZnO纳米片微球的制备及气敏性能的研究

以六水合硝酸锌和尿素为原料,水为反应介质,油酸作为表面活性剂,经水热过程合成了由纳米片组装的碱式碳酸锌微球前驱体,经煅烧后得到形貌一致的氧化锌(ZnO)纳米片组装的杨桃状微球。采用X射线衍射仪(XRD)和环境扫描电镜(SEM)对样品进行表征,结果表明产物为六方纤维矿结构的ZnO,微球尺寸比较均一,直径约为20μm,组装单元扇形ZnO纳米片均匀排列,单元之间存在均匀空隙,BET测试显示纳米片呈现多级介孔结孔结构,比表面积为18.9m2·g-1,室温下的光致发光性能表明其结构表面存在大量氧空位,对产物ZnO气敏元件进行了乙醇和丙酮气体敏感性测试。     

加热覆盖有ZnCl2溶液的锌片制备ZnO亚微米棒阵列

将表面覆盖有ZnCl2溶液的锌片加热到400 ℃反应1 h, 在锌片上生长出了ZnO亚微米棒阵列. 采用扫描电镜、透射电子显微镜和X射线衍射仪对所制备的产物进行了表征和分析. 结果表明产物为六方相纤锌矿单晶结构的ZnO亚微米棒, 其直径和长度分别为300～650 nm和6 μm, 提出了ZnO亚微米棒可能的生长机理. 在波长为300 nm光的激发下, 发现了ZnO亚微米棒阵列具有发光峰位于395 nm强的紫外光发光和位于490 nm弱的蓝绿光发光, 这两种发光分别起源于ZnO宽带隙带边发射和ZnO中相应的缺陷结构.     

图案化锥形氧化锌纳米带的原位热氧化法制备与发光性质

采用光刻技术制备出图案的锌膜,所得锌膜与纯氧在700℃氧化反应10 min,在锌膜的表面上原位生长出具有图案的锥形ZnO纳米带阵列,实现了ZnO纳米带生长位置的可控生长。锌膜上得到的锥形ZnO纳米带为单晶六方纤锌矿结构,长度在1～4μm,纳米带根部和顶部的宽度分别在300～700 nm和100～300 nm。提出了锥形ZnO纳米带的可能生长机理。在波长为300nm光的激发下,发现了锌膜上锥形ZnO纳米带具有发光峰位于395 nm弱的紫外光发光和510 nm强的蓝绿光发光,它们分别起源于ZnO宽带隙的激子发射以及表面上离子化氧空位中的电子与价带中光激发的空穴之间的复合。     

纳米ZnO的阳极消耗法制备和表征

采用阳极消耗法制备了纳米ZnO粉体,并利用XRD,TEM,XPS,UV-V is和PL测试技术对样品进行了表征.结果表明,所制样品为纤锌矿结构的纳米ZnO,颗粒呈类球形,平均粒径15 nm,具有很强的紫外吸收能力.位于531.44 eV的O1 s峰和PL谱上的绿带共同证明了氧空位存在,纳米ZnO的绿光发射带来自氧空位电子与价带空穴的辐射复合.     

超声化学合成多角星形氧化锌

室温下将乙酸锌和三乙胺的水溶液超声辐照30 min,制得三维的多角星形半导体ZnO微晶。粉体用XRD、FESEM、TEM和EDS进行了表征。结果表明：粉体ZnO为六方纤锌矿相结构的多角星形微晶,星形结构由纳米锥组装而成,纳米锥由微小的纳米粒子构筑而成。改变超声时间和三乙胺浓度的对比实验跟踪了晶体的生长过程,分析了可能的反应机理。粉体室温下的PL表明在387nm处有一弱的紫外发射峰,在561 nm处出现强且宽的黄色发光带,黄光是与间隙氧(填隙氧)有关的深能级缺陷发光引起的。     

纳米ZnO脱硫剂表面结构与室温脱除H2S性能的研究

采用均匀沉淀法制备纳米ZnO，经260 ℃，360 ℃，460 ℃和550 ℃焙烧制备的纳米ZnO均具有六方纤锌矿结构，平均粒径分别为14.3 nm，21.2 nm，24.1 nm和35.3 nm。通过TEM、TPR、XRD和XPS等技术对脱硫剂进行了表征。结果表明，纳米ZnO提高了对H₂S的室温去除率，室温脱除H₂S的活性时间是分析纯ZnO的近40倍；其脱硫性能随粒径增大，氧空位减少而下降，脱硫后高结合能的硫物种增多，硫取代晶格氧的趋势增大。说明粒径大小和氧空位是纳米ZnO室温脱硫的主要影响因素。纳米ZnO(14.3 nm)可直接将H₂S选择氧化为单质硫，尾气中未见SO₂产生。     

溶胶-凝胶法制备的MgxZnl—xO纳米薄膜结构和光学性质

用溶胶-凝胶法制备了不同组分的MgxZn1-xO薄膜．X射线衍射结果表明，薄膜为具有六角纤锌矿结构的纳米薄膜，晶粒尺寸3～5nm，随着Mg进入ZnO晶格，其晶格常数变小．紫外-可见吸收光谱表明，随着Mg含量的增加带隙变宽，自由激子吸收峰明显蓝移．室温光致发光光谱由很强的且与氧空位相关的深能级缺陷发光和较弱的紫外激子发光组成，激子发光强度和缺陷发光强度比随x的增大而减小，表明Mg原子进入ZnO晶格会引起深能级缺陷的增加．Mg0.03Zn0.97O薄膜经700℃热氧化后，紫外与可见发光强度比达到30．     

微观尺度高分子协同组装ZnO纳米片

以醇水混合体系作为反应介质,六水合硝酸锌和尿素为原料,聚乙烯吡咯烷酮(PVP)作为模板剂,经水热过程合成了由纳米片组装的花状微球碱式碳酸锌前驱体,经热处理得到相应的氧化锌(ZnO)产物。采用X射线衍射(XRD)和环境扫描电镜(SEM)对样品进行了表征,结果表明产物为六方纤维矿结构的ZnO,单分散花状微球直径约为2 μm,尺寸均一,组装成微球的纳米片构筑单元厚度为20 nm。红外分析表明PVP与Zn²⁺之间的化学配位作用发生在侧环的内酰基C=O键上的O位与Zn²⁺之间,研究表明PVP用量影响组装过程,在相同实验条件下,用聚乙二醇(PEG)代替PVP的模板作用,得到了粒径较大的纳米片组装的微球(φ～15 μm),在此基础上探讨了高分子结构对晶体生长和组装机制的影响。     

Morphosynthesis of hierarchical hydrozincite with tunable surface architectures and hollow zinc oxide

Hydrozincite (Zn5(CO3)2(OH)6) microspheres with a tunable surface architecture have been successfully synthesized via a homogeneous precipitation method under solvothermal conditions. For a smooth hydrozincite microsphere, various building blocks such as nanocubes, nanorods, and nanosheets are arranged to cover a spherical surface by concisely controlling reaction time and the volume of ethylene glycol. Hexagonal Zn5(CO3)2(OH)6 with nanostep structures are also prepared without any additives. The hollow ZnO microspheres with a porous surface have been successfully fabricated via a solution-based method by the room-temperature treatment of filled Zn5(CO3)2(OH)6 microspheres composed of nanocubes. A possible growth mechanism of these hollow ZnO microspheres is proposed. The similar filled ZnO microspheres can also be obtained by a direct pyrolysis of Zn5(CO3)2(OH)6 microspheres composed of nanocubes at 450 degrees C.     

Delamination and solvothermal decomposition of layered zinc hydroxysalt: Formation of bimodal zinc oxide nanostructures

Dodecylsulphate-intercalated zinc hydroxysalt, Zn₅(OH)₈(DS)₂·mH₂O delaminates to give monolayer colloidal dispersions in alcohols such as 1-butanol and ethylene glycol. The extent of delamination and the stability of the colloidal dispersion are comparable to those of layered double hydroxides. The solvothermal decomposition of the colloidal dispersion of the hydroxysalt in ethylene glycol yields a bimodal ZnO having a nanotubular structure decorated with nanosheets.     

Simple solvothermal route to synthesize ZnO nanosheets, nanonails, and well-aligned nanorod arrays

ZnO nanosheets, nanonails, and well-aligned nanorods were fabricated on Zn foils by a solvothermal approach using ethanol as the solvent. A lower synthesis temperature and a shorter time period favor the formation of nanosheets. By optimizing the synthesis temperature and time period, ZnO nanonails with a hexagonal cap and a long stem could be produced. A higher temperature was not favorable to produce uniform and smooth nanorods. Well-aligned ZnO nanorod arrays were produced with diameters within 100-250 nm and lengths up to approximately 6 microm when NaOH was added to the solvent. By optimizing the reaction parameters, the morphology, size, and orientation of the nanoforms could be tailored. The ZnO nanorods exhibit an excitonic strong UV emission and a defect-related broad green emission at room temperature. The defect-related green emission band decreased with the improvement of the degree of alignment of the nanorods.     

用于去除有机染料的分级结构ZnO微球的简便合成

以六亚甲基四胺(HMTA)为结构导向剂,采用乙二醇辅助的溶剂热法制备了均匀分散的纳米片组装的三维分级结构ZnO微米球。可控实验证明,HMTA和溶剂在分级结构微米球的形成中起重要作用。通过二维纳米片组装来构建三维分级结构,不仅增加了产品的比表面积,而且还建立了更多的电荷传输通道。在暗室下,该样品可作为吸附剂去除水溶液中的一些有机染料。吸附结果表明,纳米片组装的分级结构ZnO微球对阴离子染料具有良好的去除率和选择性。特殊的分级结构、较大的比表面积和静电引力的协同作用,使ZnO微球对代表性染料刚果红(CR)经过5次循环吸附后的去除率仍可达95.67%。动力学研究证实,CR在ZnO微球上的吸附为物理吸附,符合准二级动力学和Langmuir等温线模型。     

用于去除有机染料的分级结构ZnO微球的简便合成

以六亚甲基四胺(HMTA)为结构导向剂,采用乙二醇辅助的溶剂热法制备了均匀分散的纳米片组装的三维分级结构ZnO微米球。可控实验证明,HMTA和溶剂在分级结构微米球的形成中起重要作用。通过二维纳米片组装来构建三维分级结构,不仅增加了产品的比表面积,而且还建立了更多的电荷传输通道。在暗室下,该样品可作为吸附剂去除水溶液中的一些有机染料。吸附结果表明,纳米片组装的分级结构ZnO微球对阴离子染料具有良好的去除率和选择性。特殊的分级结构、较大的比表面积和静电引力的协同作用,使ZnO微球对代表性染料刚果红(CR)经过5次循环吸附后的去除率仍可达95.67%。动力学研究证实,CR在ZnO微球上的吸附为物理吸附,符合准二级动力学和Langmuir等温线模型。     

用于去除有机染料的分级结构ZnO微球的简便合成

以六亚甲基四胺(HMTA)为结构导向剂，采用乙二醇辅助的溶剂热法制备了均匀分散的纳米片组装的三维分级结构ZnO微米球。可控实验证明，HMTA和溶剂在分级结构微米球的形成中起重要作用。通过二维纳米片组装来构建三维分级结构，不仅增加了产品的比表面积，而且还建立了更多的电荷传输通道。在暗室下，该样品可作为吸附剂去除水溶液中的一些有机染料。吸附结果表明，纳米片组装的分级结构ZnO微球对阴离子染料具有良好的去除率和选择性。特殊的分级结构、较大的比表面积和静电引力的协同作用，使ZnO微球对代表性染料刚果红(CR)经过5次循环吸附后的去除率仍可达95.67%。动力学研究证实，CR在ZnO微球上的吸附为物理吸附，符合准二级动力学和Langmuir等温线模型。     

Preparation and properties of Ni-doped ZnO rod arrays from aqueous solution

Ni-doped ZnO rod arrays were successfully prepared on glass substrate from the aqueous solution at a temperature of 80 °C. The densities, diameters, and lengths of the rods can easily be well controlled through the concentrations of dopants, and the dopant Ni ions were incorporated into the wurtzite-structure of ZnO crystal. Room temperature photoluminescence spectrum of rod arrays show a strong emission band at 410 nm, and the oxygen deficiencies in ZnO structures were significantly reduced with Ni doped in ZnO rod arrays. The field dependence of magnetization measured at room temperature exhibited the obvious ferromagnetic properties.