辅助水热法制备不同形貌的柱状ZnO微晶

本文采用乙醇辅助水热法制备得到了柱状ZnO微晶.得到的微晶形貌多样,有单脚、三脚、四脚、五脚、六脚以及多脚状,并以"骨架+支架"模型进行解释.X射线衍射分析结果表明产物为纯的六方相纤锌矿结构,扫描电子显微镜(SEM)观察表明产物具有单晶属性.本文还研究了ZnO的室温光谱性能.     

衬底放置方式对ZnO阵列形貌的影响

ZnO纳米棒阵列通过两步化学法制备,首先通过水热法在ITO衬底上制备ZnO晶种,然后把有ZnO晶种的ITO衬底垂直放入以氯化锌和氨水为溶剂的pH值为11的溶液,在85℃恒温条件下生长2h,然后在600 ℃对其进行退火处理,就得到了在ITO衬底上生长的ZnO纳米棒阵列.利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、紫外可见分光光度计和光致发光谱仪(PL)对样品的晶体结构、形貌和光学性能进行了表征.结果表明制备的高密度棒状ZnO纳米阵列是垂直生长在ITO衬底上,纳米棒的直径大约为150nm,长约1μm,纤锌矿ZnO纳米棒沿着[0002]方向一致生长;ZnO纳米棒阵列在波长为300 ～400 nm处出现了很强的紫外吸收峰;ZnO纳米棒阵列的光致发光光谱在380 nm左右有一个极强的紫外发光峰.研究了衬底放置方式对ZnO晶种形貌和光学性能的影响.最后通过对棒状ZnO纳米阵列形成过程中可能涉及到的化学反应以及形成机理做了简单的分析.     

氮气压强对PLD制备ZnO薄膜形貌及光电性能的影响

研究了氮气压强对脉冲激光沉积(PLD)法制备ZnO薄膜形貌及光电学性能的影响.结果表明,当氮气压强较低时,ZnO薄膜是由尺寸为50 nm的薄片组成;当氮气压强增加后,ZnO薄膜变成多孔状,并且组成ZnO薄膜的颗粒尺寸逐渐减小.在氮气压强为20 Pa以上时,所制备的ZnO薄膜的光致荧光(PL)光谱是由380 nm的带边发光峰和520 nm的缺陷发光峰组成;当氮气压强较低时(5 Pa和2 Pa),ZnO薄膜的PL光谱只有一个位于400 nm或41O nm处的发光峰.电学方而,2Pa和5 Pa氮气压强下制备的ZnO薄膜的电阻率约为氮气压强为20 Pa和50 Pa下制备样品的104和105倍.研究表明,当氮气压强较低时,Zn离子和O离子具有较大平均自由程和较大平均动能,因此易使N2离子化,可以使部分N离子掺入ZnO晶格中.当氮气压强较高时,Zn离子和O离子平均动能较小,不易使N2离子化,氮难于掺入ZnO晶格中.     

Al-H共掺杂ZnO薄膜的形貌及光致发光性能研究

在不同衬底温度条件下采用RF磁控溅射法在石英玻璃上沉积Al-H共掺杂ZnO薄膜.对所有样品进行晶体结构、表面形貌、电学、光学以及室温光致发光性能分析.结果表明:随着衬底温度的升高,ZnO薄膜的结晶度增加,晶粒增大,薄膜致密度增加;薄膜表面起伏变化减小;同时,电阻率最低达到7.58×10-4Ω·cm,透过率保持在75;左右.所有ZnO薄膜样品都以本征发光为主,Al-H共掺杂在一定程度降低ZnO薄膜缺陷发光的强度;随着衬底温度的升高,ZnO薄膜的本征发光强度明显增大;同时在能量为3.45 eV附近观察到了一个紫外发光峰.     

氧分压对ZnO纳米结构的形貌及光学性能的影响

利用未采用催化剂的真空热蒸发法合成了不同形貌的硅基ZnO纳米结构,研究了氧分压对纳米ZnO结构及光学性能的影响.研究结果表明氧分压对ZnO纳米结构的形貌及光学性能具有明显的影响,在氧分压为25;、10;和5;时制得的纳米ZnO结构分别为纳米线、纳米带和纳米梳.X射线衍射测试表明制得的不同ZnO纳米材料均为六方纤锌矿结构,并具有明显的c轴择优取向性.采用PL谱对制备纳米结构的光学性能进行了测试.     

PLD制备的籽晶层对ZnO纳米棒形貌及性能的影响

本文研究了脉冲激光沉积法(PLD)制备的不同籽晶层对水热生长ZnO纳米棒的形貌及发光性能的影响,通过比较得出,籽晶层是获得高度取向,排列有序的ZnO纳米棒的基础.电子回旋共振(ECR)氧等离子体参与沉积,有利于获得表面均匀且光滑平整的籽晶层,进而得到形貌及结晶质量较好的ZnO纳米棒.籽晶层的厚度不仅能够改变纳米棒的疏密程度,而且还能够改善纳米棒的取向性.通过调节籽晶层的退火温度可以调节纳米棒直径的大小,恰当的籽晶层退火温度也是获得形貌优良的ZnO纳米棒的一个关键因素.     

退火温度对ZnO:Eu3+纳米晶发光性质的影响

利用溶胶-凝胶法(Sol-gel)制备了ZnO:Eu3+纳米晶,观察到纳米ZnO基质中稀土Eu3+在575nm、 595nm、611nm和653nm附近的特征发射.分析了样品X射线衍射强度、光致发光的峰值强度与退火温度关系.给出了稀土Eu3+激发态5D0→7F1、5D0→7F3、5D0→7F0和5D0→7F2的发射机制,证实了稀土Eu3+的特征发射激发能主要来源于稀土离子内部4f电子跃迁.     

ZnO/Fe2O3复合结构的制备及光电化学性能研究

采用水热法在FTO导电玻璃上制备出大面积高能面裸露的ZnO纳米片阵列.采用旋涂法在纳米片表面制备Fe2O3纳米颗粒形成ZnO/Fe2O3复合结构.利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见光吸收光谱和三电极光电测试系统对复合薄膜的结构组成、形貌、光学性能和光电化学性质进行了表征和分析.研究结果表明,随着Fe2O3复合次数的增加薄膜的光吸收范围逐步拓宽到可见光区,ZnO/Fe2O3复合结构光电极的光电流明显高于单纯的ZnO纳米片阵列光电极.     

不同方法制备的ZnO∶Eu3+及其发光性质的研究

分别利用高温固相法、共沉淀法以及燃烧法合成了六方晶系纤锌矿结构的ZnO∶ Eu3+荧光粉,探讨了近紫外光激发下不同方法获得样品的发光性质.当监测Eu3+610 nm发射时,观测到200 ～ 250 nm和370 nm两处宽带,分别对应于Eu-O电荷迁移和ZnO.在近紫外光激发下,这些粉体材料都具有来自Eu3+的5D0-7Fj组态内跃迁线状发射以及与基质缺陷相关的宽带发射.比较不同的合成方法的样品发光,发现不同合成方法能量传递效率不同.固相法合成的材料ZnO∶ Eu3+中引入Li+有利于ZnO向稀土Eu3的能量传递的进行.由于在近紫外区的有效吸收,此材料在近紫外激发发光二极管的应用上良好前景.     

水相高分散纳米ZnO的制备及光催化性能研究

采用多羟基一步法,以一缩二乙二醇(DEG)为反应溶剂,合成了水相高分散且具有高光催化活性的纳米ZnO颗粒.与以水、乙醇为溶剂制备的ZnO相比,该ZnO颗粒在pH≥6.5的蒸馏水中能分散稳定且保持3天,良好的分散稳定性归因于其表面修饰的CH2-OH与-COOH电离产生的静电斥力.纳米ZnO的光催化性能通过模拟太阳光下降解甲基橙(MO)溶液来评价,结果表明:以DEG为溶剂制备的ZnO光催化活性最高,且空穴及羟基自由基是光催化降解MO的活性物种.     

水热法合成氧化锌晶体

本文采用水热法,通过改变矿化剂浓度,合成了具有不同晶体形态的氧化锌晶体.在430℃,填充度为35;,矿化剂浓度为1M KOH时,只合成了氧化锌微晶.氧化锌晶体的长度为几百纳米到几微米,晶体形状为六棱锥体.当矿化剂为3M KOH或2M KOH、1M KBr时,合成了高质量的氧化锌晶体.反应 24h后,合成的最大晶体长度(c轴方向)超过1mm,晶体呈单锥六棱柱体,显露柱面m{1010}、锥面p{1011}、负极面o面{0001}.另外还生成多种不同形态的微晶体,最小几微米,中等的几十微米,为六棱锥体,显露锥面p{1011}、负极面o面{0001},没有显露柱面.     

InAlO3（ZnO）15超晶格纳米串的合成及其电学性质

通过化学气相沉积方法成功合成了InAlO3(ZnO)15超晶格纳米串。扫描电镜观察到InAlO3(ZnO)15纳米片沿生长方向均匀排列,直径约为80～150 nm,长度约为7～20μm。X射线衍射结果表明样品具有InAlO3(ZnO)15超晶格纳米结构。高分辨透射电子显微镜显示相邻两个In-O层中间共16层In(Al)O(ZnO)m+block,并研究了其生长机制。在0.6～3 V电压范围内,I-V特性曲线出现非线性性质。     

Synthesis and photoluminescence properties of ZnO nanowire arrays

In this paper we report a chemical method named coordination reaction method to synthesize ZnO nanowire arreys. ZnO nanowires with the diameter about 80nm were successfully fabricated in the channels of the porous anodic alumina (PAA) template by the above coordination reaction method. The microstructures of ZnO/PAA assembly were characterized using scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM) and X‐ray diffraction (XRD). The results showed that the ZnO nanowires can be uniformly assembled into the nanochannels of PAA template. The growth mechanism of ZnO nanowires and the conditions of the coordination reaction are discussed. Photoluminescence (PL) measurement shows that the ZnO/PAA assembly system has a blue emission band caused by the various defects of ZnO. (© 2011 WILEY‐VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim)     

ZnO纳米钉的制备和光学性质研究

通过化学气相沉积(CVD)方法在Si(100)衬底上制备出新型的ZnO纳米钉结构.X射线衍射(XRD)结果表明纳米钉是六角纤锌矿结构.纳米钉顶部对角线在450～750 nm之间,纳米钉长度为几个微米.研究了不同气氛下退火样品的可见发光性质,认为绿光发射来自于导带电子和反位氧中空穴的辐射复合.     

ZnO:Sb掺杂机理的第一性原理研究

为了研究ZnO:Sb的掺杂机理,本文运用第一性原理密度泛函理论计算了理想纤锌矿ZnO和SbO 、SbZn 、SbZn-2VZn三种Sb掺杂ZnO晶体模型的几何结构、能带结构和电子态密度.计算结果表明:sb的掺人使得晶格发生不同程度的膨胀,其中以SbZn-2VZn复合缺陷模型的膨胀最小,键长最短,说明此结构的化学稳定性最高.通过能带和态密度的分析可知,ShO和SbZn模型存在不合理性,而SbZn-2VZn复合缺陷中的VZn可以使价带产生非局域化空穴载流子.定量计算进一步确认了SbZn-2VZn构型的可填充电子数最多,合理解释了晶体导电性的提高.形成能计算表明,在富氧条件下SbZn-2VZn的形成能最低,说明在富氧条件下掺杂Sb更有利于实现ZnO的p型化.     

稀土金属Ce3+掺杂ZnO材料的光催化机理

通过溶胶凝胶法制备了光催化活性更高的Ce∶ZnO复合粉体光催化材料,并采用X射线衍射(XRD)、电子顺磁共振(EPR)、紫外可见光谱(UV-Vis)技术对所制备的粉体样品的晶体种类及结构、自由基种类及含量、光催化效率进行表征分析。复合样品的X射线衍射测试结果显示,随着掺杂浓度的增加,先后检测到CeO₂的(111)和(200)晶面特征峰,且衍射峰强度逐渐增强。此外,适量的掺杂(c(Ce³⁺)=2%)可减小ZnO晶体的晶粒尺寸。电子顺磁共振测试结果显示,Ce∶ZnO复合光催化材料中存在三类自由基,分别是Zn-H络合物、正一价氧空位、CeO₂表面吸附的超氧根离子。紫外可见光谱测试表明,适量的掺杂可有效提高ZnO催化剂的光催化活性,综合分析显示,ZnO光催化活性提高的主要原因是Ce³⁺的掺入使得材料中电子数量增多,进而提高了活性自由基·O^-₂的数量。本文通过EPR技术和XRD衍射技术,成功表征了Ce³⁺掺杂对ZnO材料中自由基种类合成的影响过程,并结合UV-Vis技术,对Ce∶ZnO复合材料光催化降解甲基橙的过程中的电子转移过程作出了合理的解释。     

化学气相输运法制备ZnO晶体

本文采用化学气相输运法在常压开放系统中以(0001)蓝宝石为基片制备出定向生长的ZnO晶体.以ZnO粉体为原料,NH4Cl为输运气体,O2和H2O为反应气体,加入适量的HCl作刻蚀性气体,通过调节NH4Cl输运量,获得两种不同生长方向的ZnO晶体,分别为(1010)方向和(0002)方向.(0002)方向上生长的晶体呈现六角片状,a、b轴生长速度明显高于c轴方向,晶体在基片上呈外延生长,大面积显露c面,且和蓝宝石c面平行.文中对O2、H2O、NH4Cl、HCl在晶体的生长中的作用和生长机制进行了讨论.     

溶剂热法制备Al掺杂ZnO薄膜的机理研究

采用溶剂热法在玻璃衬底上制备Al掺杂的ZnO薄膜,研究了溶剂热过程中升温、恒温和降温三个阶段分别对薄膜物相和形貌的影响,探讨了薄膜的生长机理.结果表明,升温阶段只是形核过程,基片仅在升温阶段与前驱液接触不能形成薄膜;基片在升温-恒温阶段与前驱液接触可制备(002)择优取向的薄膜;恒温阶段既有成核过程又有晶体生长过程,基片仅在恒温阶段与前驱液接触可以制备薄膜;降温阶段薄膜继续生长.     

Synthesis of ZnO films in different solvents and their photocatalytic activities

ZnO thin films have been successfully synthesized via the chemical bath deposition (CBD) method without using any catalysts or templates. The effects of solvents (such as water, ethanol and n‐propanol) on structure and morphology of ZnO thin films have been studied. XRD analysis showed that all ZnO thin films with wurtzite crystal structure were obtained via various solvents. SEM images showed that ZnO thin films prepared in different solvents have different sizes and morphologies. TEM images showed that crystalline ZnO samples prepared in different solvents have different growth habits. Photoluminescence and photocatalysis properties have been investigated at room temperature. ZnO thin films prepared in water showed superior photocatalytic activity in the degradation of rhodamine B (RhB) compared to other samples.