氨水溶液制备ZnO纳米晶阵列的研究

以氨水和硝酸锌为前躯体，采用低温水溶液法在涂敷ZnO晶种层的玻璃衬底上外延生长了ZnO纳米棒晶阵列。应用SEM、TEM、SAED和XRD表征了ZnO纳米晶的形貌和结构。讨论了该组成体系水溶液法纳米棒外延生长的机理及其对棒晶形貌的影响。通过对水溶液pH值的原位二次调整，制备出了ZnO纳米管和表面绒毛状的棒晶阵列，基于生长机理探讨了它们的形成原因，为实现不同形貌ZnO纳米晶阵列的优化控制提供了可能的技术途径。结果表明，不同形貌的ZnO均属沿c轴择优取向的六方纤锌矿结构。     

水热法生长方式对ZnO纳米棒阵列结构和性能的影响

本文系统地比较了三种方式制备的ZnO纳米棒阵列的结构和性能的异同.根据水热法生长液中碱来源的不同,ZnO纳米棒阵列的生长方式分为三种:N方式(氨水)、H方式(六次甲基四胺)和NH方式(两次N方式和一次H方式).通过扫描电子显微镜,对这三种方式生长的ZnO纳米棒阵列形貌进行了表征.此外,利用X射线衍射仪、透射电子显微镜和激光拉曼光谱对ZnO的结晶性能进行比较.结果表明,ZnO纳米棒阵列的取向性N≈NH>H,ZnO的晶体质量H>NH>N.NH方式综合N方式和H方式的优势,得到了取向性和晶体质量优良的ZnO纳米棒阵列.这将为在进一步应用中有效地选择ZnO纳米棒阵列的制备方式提供重要信息.     

P3HT/CdS/TiO2/ZnO一维有序核壳式纳米棒阵列的构制及其在杂化太阳电池中的应用研究

采用恒电位法在铟锡氧化物导电玻璃(ITO)上制备了高度有序一维ZnO纳米棒阵列,将ZnO纳米棒阵列在TiO2溶胶中采用提拉法制备出了一维TiO2/ZnO核壳式纳米棒阵列.在一维TiO2/ZnO核壳式纳米棒阵列上电沉积CdS纳米晶得到一维CdS/TiO2/ZnO核壳式纳米棒阵列,然后在一维CdS/TiO2/ZnO核壳式纳米棒阵列上电沉积聚3-己基噻吩(P3HT)薄膜得到P3HT/CdS/TiO2/ZnO核壳式纳米结构薄膜.以该纳米结构薄膜电极为光阳极制备出新型纳米结构杂化太阳电池,研究了该类电池的光电转换性能,初步探讨了该类电池的工作机理.     

Co掺杂ZnO纳米棒的水热法制备及其光致发光性能

以Zn(NO3)2·6H2O 和Co(NO3)2·6H2O为原料, 通过水热法在较低温度下制备了纯ZnO和Co掺杂的ZnO(ZnO:Co)纳米棒. 利用XRD、EDS、TEM和HRTEM对样品进行了表征, 结合光致发光(PL)谱研究了样品的PL性能. 结果表明, 水热法制备纯ZnO和ZnO:Co纳米棒均具有较好的结晶度. Co2+是以替代的形式进入ZnO晶格, 掺入量为2%(原子分数)左右. 纯的ZnO纳米棒平均直径约为20 nm, 平均长度约为180 nm; 掺杂样品的平均直径值约为15 nm, 平均长度约为200 nm左右; Co掺杂轻微地影响ZnO纳米棒的生长. 另外, Co掺杂能够调整ZnO纳米棒的能带结构、提高表面态含量, 进而使得ZnO:Co纳米棒的紫外发光峰位红移, 可见光发光能力增强.     

具有核壳结构的ZnO纳米棒@Ni-Co双氢氧化物复合物纳米片阵列的制备及其电化学性能

通过两步水热合成法制备了具有核壳结构的ZnO纳米棒@Ni-Co双氢氧化物复合材料纳米片阵列.首先,以碳布为基底,水热法生成的ZnO沉积在碳布上形成ZnO纳米棒花簇.其次,以ZnO纳米棒为模板,水热法生成的Ni-Co双氢氧化物纳米片沉积在ZnO纳米棒表面,形成ZnO纳米棒@Ni-Co双氢氧化物纳米片复合材料阵列.形貌、结构分析和电化学性能测试表明,以碳布为基底,成功地合成了以ZnO纳米棒为模板并具有核壳结构的ZnO纳米棒@Ni-Co双氢氧化物复合材料纳米片阵列,该复合材料纳米片阵列具有较大的纵横比,且分散均匀.合成的ZnO纳米棒@Ni-Co双氢氧化物复合材料纳米片阵列具有良好的电化学性能,当电流密度为1 A/g时,其比电容值可达531.6 F/g,该复合材料在超级电容器电极材料领域具有良好的应用前景.     

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。     

ZnO纳米线/棒阵列的水热法制备及应用研究进展

氧化锌(ZnO)纳米线/棒阵列的质量决定了所构建光电器件的性能. 为了制备出比表面积更大、垂直性更好以及无根部融合的高质量ZnO纳米线/棒阵列, 本文概述了近几年两步水热法可控制备ZnO纳米线/棒阵列的研究进展, 分别探讨了种子层、生长液和生长方法对纳米线/棒阵列形貌的影响, 详细分析了氨水、六次甲基四胺和聚乙烯亚胺对于促进纳米线/棒阵列生长的作用机理, 提出了通过微流控技术可控制备ZnO纳米线阵列提高纳米线生长效率的方法. 最后介绍了ZnO纳米线/棒阵列的形貌对于提高染料敏化太阳能电池、纳米发电机、气体传感器和场发射器件性能的重要作用, 并对未来两步水热法制备ZnO纳米线/棒阵列的发展趋势进行了展望.     

金修饰ZnO纳米棒阵列制备及对甲醛气敏性能

通过两步溶液法在氧化铝陶瓷管上先制备出ZnO纳米棒阵列,再用真空蒸镀法在ZnO纳米棒表面形成一层均匀Au膜,于500℃下热处理得到Au纳米颗粒修饰的ZnO(Au-ZnO)纳米棒阵列体系。通过场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)和X射线衍射仪(XRD)对ZnO纳米棒阵列和Au-ZnO纳米复合体系进行表面形貌表征和结构分析。气敏性能测试结果表明,Au-ZnO纳米复合体系在300℃下对1000μL·L-1甲醛的灵敏度为41.5,而在200℃下灵敏度仍能达到10.3,表明可以制备低工作温度下气敏性能良好的甲醛气敏传感器。     

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%.     

基底对电沉积制备ZnO纳米棒阵列的影响

采用恒电位电沉积方法, 在未经修饰的ITO导电玻璃基底上通过控制实验条件制备出不同形貌的纳米ZnO结构, 而在经过ZnO纳米粒子膜修饰后的ITO导电玻璃基底上, 制备出透明、高取向、粒径小于30 nm的ZnO纳米棒阵列. 用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)以及透射光谱对制备出的ZnO纳米棒阵列的结构、形貌和透明性进行了表征. 测试结果表明, ZnO纳米棒阵列的平均直径为21 nm, 粒径分布窄, 约18～25 nm, 择优生长取向为[001]方向, 垂直于基底生长. 当入射光波长大于400 nm时, ZnO纳米棒阵列的透光率大于95%.     

籽晶层制备方式对氧化锌纳米棒阵列的影响

采用3种不同的方式制备ZnO薄膜籽晶层:旋涂、喷雾热解和脉冲激光沉积。对于每一种制备方式,其薄膜的晶体结构、形貌、表面粗糙度等性能分别用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)进行了表征。之后,通过水热合成方法,在3种籽晶层衬底上制备得到具有不同结构和形貌特征的ZnO纳米棒阵列。结果表明,ZnO纳米棒生长和籽晶层制备方式具有极强的相关性。最后,对两者相关性的生长机理进行了解释。     

电沉积ZnO纳米棒阵列膜制备及其透光性能研究

应用阴极恒电流电沉积法,以ZnC l2水溶液为电解液,在经预处理的ITO导电玻璃上制备ZnO纳米棒阵列,扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)及透射光谱等测试表明,ZnO纳米棒阵列具有c轴高度择优取向,呈六方纤锌矿结构.当入射光波长大于380 nm时,ZnO纳米棒阵列的透光率大于95%,并且禁带宽度变窄.     

Biofunctional ZnO nanorod arrays grown on flexible substrates

A square pattern of thioctic acid self-assembled ZnO nanorod arrays was grown on a large 4-in. thermoplastic polyurethane (TPU) flexible substrate via an in situ soluthermal process at low temperature (348 K). With the addition of dimercaptosuccinic acid (DMSA), the surface chemistry forms a disordered ZnO phase, and the morphology of the ZnO-DMSA nanorods changes with various DMSA addition times. As evidenced by the Zn2p3/2, C1s, O1s, S2p, and N-1s scans of X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and X-ray diffraction (XRD), DMSA and proteins were conjugated on the single crystalline ZnO nanorods. The photoluminescence (PL) spectra indicated that the optical properties of ZnO nanorod arrays were changed while the DMSA was inserted, and proteins were conjugated. Furthermore, a control test found that the ZnO nanorods show a significant improvement in sensitive characterization over the ZnO film. As another proteins (e.g., human serum albumin, HSA) were bound onto the ZnO-bovine serum albumin (BSA) nanorod arrays, an enhanced ultraviolet emission intensity was detected. On the basis of these results, one might be expected to conjugate specific biomolecules on the biofunctional ZnO nanorod arrays to detect the complementary biomolecules by PL detecting.     

一维ZnO纳米棒阵列的水热合成

以锌片为衬底,用硝酸锌和氨水为原材料,在90 ℃时由水热法合成了有序生长的ZnO纳米棒阵列。 纳米棒长度为500～800 nm,直径约为100 nm,SEM图片显示该纳米棒顶部截面是六边形。 XRD谱表明,ZnO纳米棒为六方纤锌矿结构。 考察了制备温度、时间和物料比对合成的材料形貌和结构的影响。     

氧化锌纳米棒微结构光电极的制备

通过两步法,即首先热分解醋酸锌制备氧化锌晶种层,在晶种的诱导下,再采用低温水热法在氟掺杂的SnO₂导电玻璃(fluorine-doped tin oxide, FTO)基底导电面上成功制备出高取向性的氧化锌纳米棒阵列光电极。系统研究了前驱液浓度、溶液pH值、反应时间等实验条件对光电极微结构的影响。实验结果表明在一定变化范围内,随着前驱液浓度和溶液pH值的增大,纳米棒的直径增大;随着反应时间的延长,纳米棒的长度增长。将氧化锌纳米棒阵列薄膜制作成染料敏化太阳电池(dye-sensitized solar cell, DSSC)的光电极,并对电池的I-V特性进行了表征。     

Controlled growth of well-aligned ZnO nanorod array using a novel solution method

A simple method of synthesizing nanomaterials and the ability to control the size and position of them are crucial for fabricating nanodevices. In this work, we developed a novel ammonia aqueous solution method for growing well-aligned ZnO nanorod arrays on a silicon substrate. For ZnO nanorod growth, a thin zinc metal seed layer was deposited on a silicon substrate by thermal evaporation. Uniform ZnO nanorods were grown on the zinc-coated silicon substrate in aqueous solution containing zinc nitrate and ammonia water. The growth temperature was as low as 60-90 degrees C and a 4-in. wafer size scale up was possible. The morphology of a zinc metal seed layer, pH, growth temperature, and concentration of zinc salt in aqueous solution were important parameters to determine growth characteristics such as average diameters and lengths of ZnO nanorods. We could demonstrate the discrete controlled growth of ZnO nanorods using sequential, tailored growth steps. By combining our novel solution method and general photolithography, we selectively grew ZnO nanorod arrays on a patterned silicon substrate. Our concepts on controlled ZnO nanorod growth using a simple solution method would be applicable for various nanodevice fabrications.     

Low-temperature growth of ZnO nanorods by chemical bath deposition

Aligned ZnO nanorod arrays were synthesized using a chemical bath deposition method at normal atmospheric pressure without any metal catalyst. A simple two-step process was developed for growing ZnO nanorods on a PET substrate at 90-95 degrees C. The ZnO seed precursor was prepared by a sol-gel reaction. ZnO nanorod arrays were fabricated on ZnO-seed-coated substrate. The ZnO seeds were indispensable for the aligned growth of ZnO nanorods. The ZnO nanorods had a length of 400-500 nm and a diameter of 25-50 nm. HR-TEM and XRD analysis confirmed that the ZnO nanorod is a single crystal with a wurtzite structure and its growth direction is [0001] (the c-axis). Photoluminescence measurements of ZnO nanorods revealed an intense ultraviolet peak at 378.3 nm (3.27 eV) at room temperature.     

ZnO纳米棒阵列基-芴类共轭聚合物膜的制备及对TNT的检测评价

将共轭芴类荧光聚合物涂覆在纳米Zn O棒阵列上,制成荧光传感膜检测痕量TNT。通过水热法生长的Zn O纳米棒阵列具有较好的取向性,作为衬底可有效增大荧光膜荧光强度,同时,Zn O纳米棒阵列的高比表面积可提高膜对TNT气体的响应效率,使20s内的荧光猝灭率可达72%。     

Influence of different substrates on ZnO nanorod arrays properties

Zinc Oxide (ZnO) nanorod arrays were grown on different substrates by hydrothermal method. The crystallinity of ZnO nanorod was regularly investigated by X-ray diffraction (XRD). Scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM) were used to examine morphology of the ZnO nanorods. The results indicate that the nanorods grow along [002] orientation. SEM and TEM images and XRD patterns show that the growth of ZnO nanorods on graphene/Quartz substrate is better than the other substrates due to the number and size of the nanorods which are highly affected through the properties of ZnO seed layers and it has lower defects than the other substrates. PL spectra ZnO would have a higher concentration of oxygen vacancy.