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.     

高分子软模板法自组装生长ZnO纳米线及其光学性能

采用自组装技术,利用均聚极性高分子(聚丙烯酰胺、聚乙烯醇等)长分子链作为自组装模板在半导体硅衬底上自组装生长出ZnO纳米线。采用扫描电镜(FE-SEM)和透射电镜(HRTEM)对样品的表面形貌和结构分析表征的结果表明,ZnO纳米线直径约50~80nm、长度大于4μm,具有六方纤锌矿单晶结构,且沿c轴方向择优取向生长。采用室温下光致发光(PL)谱和紫外吸收(UV)光谱对制得的ZnO纳米线的光学性能研究表明,其PL光谱上有较强的紫外发射和较弱的蓝光发射,UV吸收光谱表明样品在紫外区有强的宽带吸收,且随着纳米线粒径的减小,吸收峰出现了蓝移现象。研究探讨了高分子诱导ZnO纳米线自组装定向生长机制、发光机理及其与工艺条件的内在联系。     

氧化锌纳米线自组装定向生长动力学研究

研究了以极性高分子(如聚丙烯酰胺)长分子链作为自组装网络, 利用高分子软模板控制ZnO纳米点成核和ZnO纳米线定向生长, 从而使ZnO纳米线在半导体硅衬底上自组装生长的过程; 采用差示扫描量热法(DSC)测试了高分子络合-烧结法制备ZnO纳米线的结晶曲线, 对其结晶动力学进行了研究, 推导出结晶动力学方程为: 1－X_t＝exp(－7.475×10^－2t^1.9); 并利用热重(TG)测试结果, 通过热分解反应, 导出了反应动力学方程: dα/dT＝(3.76×10²³/Φ)e^－21340.8/T(1－α) ^2.8, 从而得到了化学反应速度随时间、浓度和温度变化的关系, 并用结果解释了实验现象.