原位生长的α-Fe2O3/ZnO异质纳米棒阵列对乙醇气体的高选择性检测

采用两步溶液法在陶瓷管上原位生长了ZnO纳米棒阵列,然后以ZnO纳米棒为载体,通过水热法在其表面负载α-Fe₂O₃纳米粒子,生成异质α-Fe₂O₃/ZnO复合纳米材料。 α-Fe₂O₃/ZnO纳米棒直径30~80 nm,长1 μm左右,交叉排列形成纳米棒阵列,α-Fe₂O₃纳米粒子粒径约10 nm,均匀分布在ZnO纳米棒表面。 将纯ZnO和α-Fe₂O₃/ZnO纳米棒阵列制成气敏元件,测试并对比了2种气敏元件的气敏性能,揭示其气敏机理。 结果表明:α-Fe₂O₃纳米粒子的复合显著提高了ZnO纳米棒阵列对乙醇气体的灵敏度和选择性,在工作温度370 ℃时,对100 μL/L乙醇气体的响应值为85.4,是同条件下ZnO器件对乙醇响应值(9.4)的9.1倍,响应时间7 s,最低检出限为0.01 μL/L。 相关研究可以应用于痕量乙醇的快速、高灵敏度和高选择性检测。     

Ti基ZnO纳米棒阵列的制备及其光催化性能研究

采用两电极体系中恒电流电沉积在Ti基底上制得较均一的ZnO纳米棒阵列,利用SEM和XRD观察表征样品,研究Zn(NO₃)₂浓度及电流密度对ZnO纳米棒阵列微观形貌的影响. 以甲基橙为目标降解物,考察该电极光催化性能. 结果表明,Zn(NO₃)₂浓度和电流密度对纳米棒阵列的形貌有显著影响;与ITO玻璃等其他基底相比,在Ti基底上也可沉积较好均一取向的ZnO纳米棒阵列;紫外灯照射下,ZnO/Ti电极对甲基橙（10 mg·L^-1）模拟印染废水降解2.5 h,降解率达到83.3%,光催化活性较佳;无光照时ZnO纳米棒的降解率仅7%.     

Sb2S3纳米粒子修饰ZnO纳米片微纳分级结构的光电化学性能

采用恒电位方法,选择氯化钾和乙二胺(EDA)为添加剂,在氧化铟锡(ITO)导电玻璃上制备了高度有序的ZnO纳米片阵列,通过二次电沉积得到了ZnO纳米片上生长纳米棒的微纳分级结构.利用化学浴沉积法在ZnO基底上沉积Sb₂S₃纳米粒子制备出了Sb₂S₃/ZnO纳米片壳核结构和Sb₂S₃/ZnO微纳分级壳核结构.利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱、瞬态光电流等对其形貌、结构组成和光电化学性能进行了表征和分析.结果表明, Sb₂S₃/ZnO纳米片上生长纳米棒分级壳核结构的光电流明显高于Sb₂S₃/ZnO纳米片壳核结构.在Sb₂S₃/ZnO纳米片壳核结构和Sb₂S₃/ZnO微纳分级壳核结构的基础上旋涂一层P3HT薄膜形成P3HT/Sb₂S₃/ZnO复合结构,以上述复合结构薄膜为光活性层组装成杂化太阳电池,其中, P3HT/Sb₂S₃/ZnO分级壳核结构杂化太阳电池的能量转换效率最高,达到了0.81%.     

TiO2-PTPAT纳米核/壳结构复合膜的制备及电致变色性能

通过水热法在氟掺杂氧化锡(FTO)导电玻璃基底上制备了垂直生长的二氧化钛(TiO₂)纳米棒阵列, 以TiO₂纳米棒阵列为模板采用电化学聚合法, 原位制备了TiO₂-聚三[2-(4-噻吩)苯]胺(PTPAT)纳米核/壳结构的复合薄膜, 相比于纯PTPAT薄膜, TiO₂-PTPAT复合薄膜显示出更好的电致变色(EC)性能. PTPAT薄膜在600 nm波长下的对比度为28%, 在1100 nm波长下的对比度为60%, 其褪色时间为3.86 s, 着色时间为5.52 s; TiO₂- PTPAT复合薄膜在600 nm波长下的对比度为43%, 在1100 nm波长下的对比度为79%, 其褪色时间为3.35 s, 着色时间为4.43 s, 表明核/壳复合结构薄膜的光学对比度和响应时间性能更加优异. 将PTPAT薄膜和TiO₂-PTPAT复合薄膜作为电致变色层组装成固态EC器件, 基于复合薄膜的器件具有更好的循环稳定性和更高的耐受电压. 复合薄膜在保持PTPAT薄膜原有的EC性能的基础上, 由于有序生长的纳米阵列结构的引入增加了薄膜的比表面积, 为电致变色过程中离子的掺杂和脱掺杂提供了更多有序通道, 从而加快了离子扩散速度. TiO₂阵列的引入也改善了聚合物薄膜与透明导电电极之间的界面结合情况, 从而提升了器件的稳定性.     

荧光素掺杂的溶胶凝胶SiO2/甲基硅油复合薄膜的制备和光谱特性

采用溶胶-凝胶(Sol-Gel)法制备了掺杂荧光素(FL)的SiO₂/甲基硅油(MSO)复合薄膜,并且测定了这种薄膜的光谱特性.实验表明,荧光素掺杂的SiO₂薄膜在350nm~450nm波长范围内激发,在520nm附近有最强的荧光发射峰;与常规SiO₂膜相比较,SiO₂/甲基硅油(MSO)复合薄膜的荧光发射强度可增加50%;在70℃下的加速老化实验表明,常规SiO₂薄膜20天后开始出现严重的荧光猝灭现象,而复合膜放置一个月后荧光强度仅下降了15%.     

纳米晶LaAlO3掺Eu3+的复合沉淀法制备及发光性质

以NH₃·H₂O-NH₄HCO₃混合溶液为复合沉淀剂,制备了LaAlO₃:Eu³⁺纳米晶体.通过X射线衍射、扫描电镜和透射电镜对产物进行了表征,用荧光光度计测试了样品的三维荧光光谱、激发光谱和发射光谱.结果表明:前驱沉淀物经800℃焙烧处理2h,制备出球型形貌,颗粒分散性好、尺寸约为40nm的立方相LaAlO₃纳米晶.由三维荧光光谱确定了LaAlO₃:Eu³⁺的最佳监测波长和激发波长,在395nm波长光的激发下观察到纳米LaAlO₃中Eu³⁺的591nm(⁵D₀-⁷F₁)和613nm(⁵D₀-⁷F₂)特征发射谱,磁偶极跃迁⁵D₀-⁷F₁的发射峰强度要比电偶极跃迁⁵D₀-⁷F₂更强,而且这种趋势随着焙烧温度的升高明显增强,说明由该法制备的纳米LaAlO₃中Eu³⁺离子占据的位置具有高的对称性.     

Pt/H-TiO2催化剂制备及其甲醇电催化氧化性能

以四氯化钛为前驱体,采用水热法合成二氧化钛纳米棒（TiO₂,白色）,在纯H₂气氛,将其550 ^oC热处理2 h,即得有氧缺陷和Ti³⁺填隙原子的二氧化钛纳米棒（H-TiO₂,灰黑色）. 将Pt纳米粒子（~ 1.9 nm）负载于此两种二氧化钛纳米棒上,制得Pt/TiO₂和Pt/H-TiO₂催化剂. XRD和XPS测试表明,氢处理TiO₂晶型没有变化,仍属金红石型,但增加了Ti-OH表面物种. 电化学测试表明,H-TiO₂载体能够增强氧在Pt表面的吸脱附能力,从而提高其甲醇电催化氧化活性,Pt/H-TiO₂电极甲醇氧化峰电流密度为Pt/TiO₂电极的1.6倍、Pt/C电极的2.1倍.     

三联噻吩衍生物功能化SiO2反蛋白石光子晶体荧光薄膜的制备及应用

将单分散聚苯乙烯微球乳液与SiO₂溶胶均匀混合后, 于恒温恒湿条件下, 竖直沉积共组装制备得到蛋白石型光子晶体薄膜, 然后利用牺牲模板法制得SiO₂反蛋白石光子晶体薄膜. 该薄膜依次经过浓硫酸与过氧化氢混合液、 3-氨丙基三甲氧基硅烷的甲苯溶液、 三联噻吩的三氯甲烷溶液和硼氢化钠的甲醇溶液处理后, 得到三联噻吩衍生物功能化的SiO₂反蛋白石光子晶体. 结果表明, 制备得到的光子晶体薄膜在512 nm处有荧光发射, 经紫外辐射后荧光猝灭, 甲醛气氛下458 nm处又出现新的荧光发射峰. 在甲醛气氛下20 s即可观察到荧光发射, 空气氛围下可恢复, 10次循环仍可保持强的荧光发射, 可重复性良好. 以无反蛋白石光子晶体结构的三联噻吩衍生物的平滑膜与甲醛作用的体系作为参比, 以330和400 nm聚苯乙烯微球为模板制备的三联噻吩功能化反蛋白石光子晶体, 在甲醛气氛中发射的荧光分别增强47.5和78.6倍. 这是由于光子晶体光子禁带的红带边和蓝带边与荧光发射波长相重叠, 产生了慢光子效应, 极大地增强了发射的荧光强度.     

退火温度对PLD法制备ZnO:Eu3+,Li+薄膜结构和发光性质的影响

采用脉冲激光沉积(PLD)法在Si(111)衬底上制备了Eu3+,Li+共掺杂的ZnO薄膜,分别在450,500,550和600℃条件下进行退火,退火气氛为真空。利用X射线衍射(XRD)仪和荧光分光光度计研究了退火温度对薄膜结构和光致发光(PL)的影响。研究结果表明,Eu3+,Li+共掺杂的ZnO薄膜具有c轴择优取向,Eu3+,Li+没有单独形成结晶的氧化物,均以离子形式掺入ZnO晶格中。PL谱中有较宽的ZnO基质缺陷发光,ZnO基质与稀土Eu3+之间存在能量传递,但没有有效的能量传递。随着退火温度的增加,薄膜发光先增强后减弱,退火温度为550℃时发光最强。当用395 nm的激发光激发样品时,仅观察到稀土Eu3+在594 nm附近的特征发光峰,但发光强度随退火温度变化不明显。     

纳米结构ZnO在TiO_2薄膜上的电化学沉积及其表征

在三电极体系中,以硝酸锌水溶液作为电解液,采用阴极还原电沉积法成功实现了一维纳米结构ZnO阵列在TiO2纳米粒子/ITO导电玻璃薄膜基底上的沉积,并通过XRD、SEM、EDS和PL光谱等方法对样品进行了表征.重点研究了薄膜基底、电解液浓度、沉积时间、六次亚甲基四胺(HMT)的引入对ZnO沉积及其发光性质的影响.结果显示:与ITO玻璃基底相比,ZnO更易于在TiO2纳米粒子薄膜上实现电化学沉积.ZnO属于六方晶系的铅锌矿结构,并且沿着c-轴方向表现出明显的择优化生长,以形成垂直于基底的ZnO纳米棒阵列.延长沉积时间、增加电解液浓度和引入一定量的HMT等均对ZnO的生长有促进作用,进而使其纳米棒的结晶度和取向程度提高,进而解释了所得的薄膜分别约在375和520nm处表现出ZnO的强而窄的带边紫外光发射峰和弱而宽的表面态绿光发射带.     

水热法制备高度取向的氧化锌纳米棒阵列

氧化锌的激子结合能(60meV)及光增益系数(300cm^-1)比GaN的(25meV,100cm^-1)还高,这一特点使它成为紫外半导体激光发射材料的研究热点。最近,Yang等成功地观测到规则的ZnO纳米线阵列的激光发射现象,更加激起了人们合成一维高度有序ZnO纳米结构的热情,由于一维ZnO     

旋涂水溶液前驱体制备氧化锌薄膜及其性质

通过旋涂法, 采用Zn(OAc)2·2H2O和聚环氧乙烷(PEO)的水溶液为前驱体在不同的热处理温度下制备了ZnO薄膜. PEO的加入增加了溶液的成膜性, 其较低的热分解温度有利于制得纯净的ZnO薄膜. 文中考察了在不同热处理温度下制备的ZnO薄膜的形貌、结晶性、带隙(Eg)以及电导性. 原子力显微镜(AFM)测试表明在热处理温度为400、450和500 ℃制备的ZnO薄膜的粗糙度均方根值分别为3.3、2.7和3.6 nm. 采用透射电子显微镜(TEM)测试发现ZnO薄膜中含有大量纳晶粒子. 通过测试ZnO薄膜的UV-Vis吸收光谱, 根据薄膜位于373 nm处的吸收带边计算得到ZnO的带隙为3.3 eV. 通过对薄膜的电流-电压(I-V)曲线的测试计算得到在热处理温度为400、450和500 ℃制备的ZnO薄膜的电阻率分别为3.3×109、2.7×109和6.6×109 Ω·cm. 450 ℃时制备的ZnO薄膜的电阻率最小, 主要是由于较高的热处理温度有利于提高薄膜的纯度、密度和吸附氧. 而纯度较高、密度较大的薄膜电阻率比较小; 吸附氧含量增加, 晶界势垒增大, 电阻率增大. 因此在纯度和吸附氧的双重作用下450 ℃时制备的ZnO薄膜的电阻率最小, 而500 ℃时制备的ZnO薄膜的电阻率最大.     

Effect of seed layer on the growth and the consequent gas sensing characteristics of ZnO nanorod arrays using aqueous chemical growth

The ZnO nanorod arrays are grown on the sol–gel-derived seed layer through aqueous chemical growth, and then assembled as gas sensors for detecting carbon monoxide (CO). It is found that the structural and photoluminescent properties of the ZnO nanorod arrays are different as they are grown on seed layers annealed at different temperature (300–700 °C), which is ascribed to distinct growth kinetics of nanorods on the annealed seed layer. Moreover, the correlation between the exposed surface area and the defect density of those ZnO nanorod arrays points out the intrinsic (interior) defects can dominate the green emission instead of surface defects in the present study. Furthermore, the quantities of chemisorbed oxygen on ZnO nanorod arrays can be estimated through XPS analysis. Consequently, the influence of intrinsic defects and chemisorbed oxygen on the electrical properties and gas sensitivities of ZnO nanorod arrays has been clearly elucidated. It is demonstrated that the more adsorbed oxygen and an appropriate amount of intrinsic defects is advantageous to obtain superior CO gas sensitivity for ZnO nanorod arrays.     

The effects of oxygen concentration on ultraviolet luminescence of ZnO films by sol–gel technology and annealing

ZnO thin films were successfully deposited on SiO₂/Si substrate using the sol–gel technique and annealed in various annealing atmospheres at 900 °C by rapid thermal annealing (RTA). X-ray diffraction revealed the (002) texture of ZnO thin films. Scanning electron microscopy (SEM) and atomic force microscopy (AFM) showed that the grains of the ZnO thin film were enlarged and its surface was smoothed upon annealing in oxygen. PL measurement revealed two ultraviolet (UV) luminescence bands at 375 and 380 nm. The intensity of the emission peak at 380 nm became stronger as the concentration of oxygen in the annealing atmosphere increased. The X-ray photoelectron spectrum (XPS) demonstrated that a more stoichiometric ZnO thin film was obtained upon annealing in oxygen and more excitons were generated from the radiative recombination carriers consistently. Additionally, the UV intensity increased with the thickness of ZnO thin film.     

退火对MgxZn1-xO薄膜特性的影响

采用MOCVD法在c面蓝宝石衬底上生长出了高质量的MgxZn1-xO薄膜. 研究了退火对MgxZn1-xO薄膜各种特性的影响. 将样品分别在真空和氧气中退火1 h. X射线衍射研究发现, 在真空中, 尤其是在氧气中退火的样品的(002)峰均增强. 由原子力显微镜观察发现, 在真空中退火样品的表面与未退火样品的表面几乎相同, 而在氧气中退火后样品的表面变得光滑了很多. 从光致发光光谱中发现, 真空退火后的样品的紫外光谱峰显著增强, 而深能级发射峰几乎消失. 在氧气中退火后样品的紫外光谱峰减弱而深能级发射峰显著增强. 所以退火对MgxZn1-xO薄膜的各种性质具有重要的影响, 通过退火可调节MgxZn1-xO的晶体质量与光学质量.     

化学溶液沉积法制备单分散氧化锌纳米棒阵列

在由溶胶凝胶法制备的纳米ZnO薄膜基底上, 采用化学溶液沉积法制备了单分散、高度取向的ZnO纳米棒阵列膜. 通过控制纳米ZnO薄膜的制备工艺, 可以调节氧化锌纳米棒的直径. 利用FESEM, TEM, HRTEM, SAED和XRD表征了氧化锌纳米棒阵列的形貌和晶体结构. ZnO纳米棒的室温PL谱具有很高的紫外带边发射峰, 在可见光波段无发射峰, 表明该方法制备的ZnO纳米棒晶体结构完整, 晶体中O空位的浓度很低.     

Synthesis of ZnO nanorods and their application in quantum dot sensitized solar cells

ZnO nanorod thin films of different thicknesses and CdS quantum dots have been prepared by chemical method. X-ray diffraction pattern reveals that the CdS quantum dot and ZnO nanorods are of hexagonal structure. Field emission scanning electron microscope images show that the diameter of hexagonal shaped ZnO nanorods ranges from 110 to 200 nm and the length of the nanorod vary from 1.3 to 4.7 μm. CdS quantum dots with average size of 4 nm have been deposited onto ZnO nanorod surface using successive ionic layer adsorption and reaction method and the assembly of CdS quantum dot with ZnO nanorod has been used as photo-electrode in quantum dot sensitized solar cells. The efficiency of the fabricated CdS quantum dot-sensitized ZnO nanorod-based solar cell is 1.10 % and is the best efficiency reported so far for this type of solar cells.     

ZnO纳米棒阵列在TiO2介孔薄膜上的生长及其表征

通过低温水热法成功地将ZnO纳米棒阵列定向生长在了介孔锐钛矿TiO2纳米晶薄膜上,并主要利用X射线衍射、场发射扫描电子显微镜和光致发光光谱等对其进行了表征。所制备的纳米棒具有六边形的端面,纳米棒的尺寸及端面边长分布范围窄,并且沿c轴方向(002)表现出了明显的择优化生长。此外,相比于玻璃基底或TiO2纳米颗粒薄膜,生长在介孔TiO2薄膜上的ZnO纳米棒阵列表现出了较好的取向生长,表明基底的表面结构和组成对ZnO纳米棒阵列的生长有显著的影响。根据基底有序的多孔结构,讨论了纳米棒阵列可能的生长机理。所得到的ZnO纳米棒阵列在室温下分别表现出了以370 nm为中心的强近紫外光和以530 nm为中心的弱绿光两条荧光谱带。     

Influence of oxygen atmosphere on the photoluminescence properties of sol–gel derived ZrO2 thin films

Homogeneous and transparent ZrO₂ thin films were prepared by sol?Cgel dip coating method. The prepared ZrO₂ thin films were annealed in air and O₂ atmosphere at 500, 700 and 900?°C for 1, 5 and 10?h. X-Ray diffraction (XRD) pattern showed the formation of tetragonal phase with a change of stress in the films. Scanning electron microscope (SEM) revealed the nucleation and particle growth on the films. An average transmittance of >80?% (in UV?CVis region) was observed for all samples. The refractive index and direct energy band gap were found to vary as functions of annealing atmosphere, temperature and time. Photoluminescence (PL) revealed an intense emission peak at 379?nm weak emission peaks at 294, 586 and 754?nm. An enhancement of PL intensity was observed in films annealed in O₂ atmosphere. This is due to reconstruction of zirconium nanocrystals interfaces, which help passivate the non-radiative defects. At 900?°C, oxygen atoms react with Zr easily at the interface and destroy the interface states acting as emission centres and quench the PL intensity of the film. The enhancement of the luminescence properties of ZrO₂ by the passivation of non radiative defects presents in the films make it suitable for gas sensors development, tuneable lasers and compact disc (CD) read-heads.