四脚状氧化锌晶须的制备,性能及应用

介绍了四脚状氧化锌晶须的制备方法与工艺，一般物理性质及各向性的三维空间结构，导电性，光敏性，高比重等一系列特性，以及在增强材料，导电材料、声学材料方面的应用。     

球形和花形ZnO纳米结构的可控制备及其光催化机理

报道了一种简单的制备球形和花形ZnO纳米结构的无模板水热法。在Zn(NO_3)_2·6H_2O与NH_3·H_2O的体系中,通过改变乙二醇和水的体积比,140℃水热反应2 h分别制备出球形和花形ZnO纳米结构。采用SEM、XRD、UV-Vis DRS和PL对其进行了表征和分析,结果表明球形ZnO纳米结构的直径为500 nm~1μm,它是由纳米颗粒自组装而成;花形ZnO纳米结构是由长度为300~700 nm,直径为100~300 nm的纳米棒组装而成。研究了乙二醇在球形和花形ZnO纳米结构形成过程中的作用并提出了可能的生长机理。室温下分别以球形和花形ZnO纳米结构为光催化剂,以偶氮染料甲基橙MO作为光催化研究对象,紫外光照2 h,对MO的降解率分别为83%和55%。以叔丁醇(t-Butanol)、乙二胺四乙酸二钠(EDTA-2Na)为自由基和空穴的捕获剂,推测其催化机理主要为空穴氧化和自由基协同氧化历程。     

ZnO微晶的水热合成及形貌控制研究

以Zn(NH3)4(Ac)2为前驱体,不加任何模板剂和表面活性剂,低温下通过改变反应条件(如前驱体浓度、反应时间及反应温度),实现了对ZnO微晶形貌和尺度的有效控制.所得花状、蜂窝状、柱状ZnO用X射线衍射仪和扫描电镜进行了鉴定和表征,并初步探讨了不同形貌ZnO微晶的生长机理.     

ZnO纳米环的可控合成

以六次甲基四胺(Hexamethylenetetramine, C6H12N4)和水合硝酸锌[Zn(NO3)2·2H2O]为原料, 表面活性剂聚丙烯酰胺-氯化二烯丙基二甲基铵[poly(acrylamide-co-diallyldimethylammonium chloride, 缩写为PAM-CTAC]为形貌控制剂, 采用液相沉淀法合成了ZnO纳米环. 产物的结构与形貌经X射线粉末衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)表征. 研究了不同实验条件(如表面活性剂的浓度、反应物浓度、反应温度和反应时间等)对产物形貌与尺寸的影响. 讨论了PAM-CTAC作用下ZnO纳米环可能的形成机理. 结果表明, 合成产物为六方Wurtzite型结构的ZnO纳米环, 环内径约为220 nm, 壁厚约为70 nm. 反应物浓度、反应温度对ZnO纳米环的形成以及纳米环的尺寸都有一定的影响, 但起关键作用的是PAM-CTAC. 通过改变PAM-CTAC的浓度, 能有效地实现ZnO纳米环的可控合成. 室温荧光光谱显示, ZnO纳米环的紫外发射峰具有较窄的半高宽(FWHM)(约7 nm), 表明合成产物具有较窄的尺寸分布.     

多次交替浸渍法构筑簇状ZnO的PAN复合纳米纤维膜及其光催化性能

以聚丙烯腈(PAN)与氯化锌(ZnCl2)作为前驱物,采用静电纺丝工艺制备PAN/ZnCl_2复合纳米纤维膜,分别采用多次冷热交替浸渍法和单次冷热静置浸渍法得到簇状PAN/ZnO-1和PAN/ZnO-2复合纳米纤维膜。利用扫描电镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、X射线能量色散光谱(XPS)和热重分析仪(TG)对复合纳米纤维膜的表面形貌和微结构进行了表征,并以亚甲基蓝(MB)为污染物模型,评价其光催化降解性能。结果表明:经冷热交替浸渍后,纳米ZnO粒子均匀地附着在PAN纤维表面,尤其在PAN/ZnO-1复合纳米纤维膜表面还出现了花状ZnO粒子;相比单次冷热静置浸渍法处理的PAN/ZnO-2复合纳米纤维膜,经多次冷热交替浸渍的PAN/ZnO-1复合纳米纤维膜循环使用3次后对MB的降解率仍可达到90%以上,具有更好的光催化活性和循环使用性能。同时,MB溶液的初始质量浓度、催化剂用量和染料溶液的pH等因素对样品的的光催化降解率有一定影响。     

四脚状氧化锌晶须的制备及微观形态研究

研究了以锌粉为原料,白碳黑为催化剂,高温气相氧化反应制备任意两针夹角为109°的四脚状氧化锌(T-ZnO)晶须的条件及形态.表面能谱证实产物为纯氧化锌,X射线衍射结果表明,该晶体属六方晶系纤锌矿结构.扫描电镜研究结果表明,模型催化剂白碳黑及气相反应体系的过饱和度对产物四脚状氧化锌晶须的形态影响很大.     

三维分级结构ZnO的制备及光催化性能

以聚乙烯醇/醋酸锌复合纳米纤维为模板, 采用模板辅助共沉积技术制备了三维尖晶石型ZnO纳米线/纳米纤维分级结构, 并采用SEM, XRD对其形貌和晶型结构进行了表征. 在光催化降解乙醛性能实验中, 三维分级结构ZnO表现出比纳米粒子和纤维更好的光催化性能. 这主要归因于ZnO纳米线的次级结构和开放的三维网络结构更有利于乙醛分子和氧分子的扩散和传输, 从而提高了乙醛的光降解速率.     

砚状ZnO/石墨烯复合物的制备及其光催化性能

采用一步溶液法制备了具有砚状形貌的ZnO/石墨烯复合材料。利用扫描电子显微镜(SEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)等研究不同制备条件下ZnO形貌、石墨烯的复合状态和砚状ZnO的生长机理;通过测试300W氙灯对甲基蓝溶液(MB)的光催化效率,研究制备条件、形貌结构对复合物的光催化性能的影响;通过对复合物光致发光(PL)光谱以及紫外-可见光谱测试,研究石墨烯复合物对光生电子-空穴对的复合以及光吸收效率的影响。研究结果表明,砚状ZnO的生长机理为掏蚀机理;复合石墨烯增强了这种ZnO的光吸收效率、降低了ZnO的带隙,并且降低了光生电子-空穴对复合几率,有利于提高光催化性能;砚状ZnO的砚底上表面粗糙,有利于反应面积的增加,砚底的厚度较薄,有利于光生电子-空穴对在较强的内建电场下迅速向相反方向分离,降低其复合几率,从而使其具有优异的光催化性能。     

纳米ZnO的制备及发光特性研究

The samples of nano-size ZnO were prepared by precipitation, hydrolysis, sol-gel method and characterized by X-ray diffraction, Uv-Vis diffuse reflection spectrum, and time resolved luminescent spectrum. The results showed that the crystallite dimensions of all ZnO samples were coarsening with increasing annealing temperature and the grain sizes prepared by sol-gel method were obviously smaller than the others prepared by precipitation and hy-drolysis method. Under excitation of monochromatic light of wavelength 300nm, a strong and broad photolumines-cence (PL) emissions were observed in the wavelength range of 420～780nm. As the grain size decreased, the PL peak positions moved to shorter wavelengths. And as the annealing temperature increased, the peak intensity de-creased. The photoluminescence decay profile of ZnO was well described by three decay components of 46ns, 330ns and 1630ns.     

网孔状NiO电极制备及其电容特性

以硫酸镍和尿素作原料,六偏磷酸钠为表面活性剂,由水热法制备前驱体,经400℃煅烧即得网孔状结构的NiO.XRD、SEM和恒流充放电分析测试样品的相结构、微观形貌和电容特性,考察不同水热温度对合成产物电化学性能的影响.结果表明：当镍与尿素摩尔比为1∶4时,由140℃水热合成前驱体,经400℃煅烧得到的氧化镍性能较好.在2...     

基于ZnO纳米线的圆柱形微纳米跨尺度结构的制备与表征

基于水浴法在光纤纤芯上合成了ZnO纳米线, 得到了圆柱形微纳米跨尺度结构. 将纳米级的随机粗糙表面叠加到微米级的圆柱形基底上, 实现了对圆柱形跨尺度结构表面形貌的仿真分析. 采用扫描电子显微镜(SEM)并结合Matlab图像处理算子对跨尺度结构的表面形貌和ZnO纳米线的几何特征参数进行了表征. 与ZnO纳米线薄膜实际轮廓提取出的特征参数相同, 对均方根粗糙度为39.2 nm、偏斜度为0.1324及峭度为2.7146的圆柱形粗糙表面进行了仿真, 验证了仿真表面与实际轮廓的一致性. 建立了合成工艺参数对ZnO纳米线的长度、直径及长径比等几何特征参数的影响关系, 确定最佳工艺条件为: 种子层溶液Zn²⁺浓度为1.0 mmol/L, 生长液Zn²⁺浓度为0.03 mol/L, 生长时间为1.5 h, 水浴恒温90℃.     

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     

合成ZnO纳米阵列及刺突状CuO/ZnO异质结

采用低温水热法在掺氟SnO₂ (FTO)导电玻璃表面制备ZnO纳米阵列, 研究了前驱体溶液浓度摩尔配比对ZnO纳米阵列形貌、光学性能及其生长机理的影响. 研究发现, 随着前驱体溶液浓度摩尔配比的增加, ZnO纳米阵列形貌及光学性能也随之变化. ZnO纳米阵列高度逐渐降低, ZnO纳米阵列直径和光学带隙值大体上出现先增大后降低的趋势. 而当前驱体溶液(Zn(NO₃)₂:环六亚甲基四胺(HMT, C₆H₁₂N₄))浓度摩尔配比为5:5时, 其光学禁带值(3.2 eV)接近于理论值. 结果显示制备ZnO纳米阵列的最优浓度摩尔配比为5:5. 随后选用最优浓度摩尔配比下制备的ZnO纳米阵列为基底, 通过一种两步溶液法成功在其表面制备刺突状CuO/ZnO异质结.从场发射扫描电镜(FE-SEM)结果中可以清楚看见, 大量的CuO纳米粒子沉积在ZnO纳米阵列表面形成刺突状异质结结构.研究发现该CuO/ZnO纳米异质结相对于纯ZnO纳米阵列在紫外光下光催化性能明显增加. 最后, 讨论了CuO/ZnO纳米异质结光催化机理.     

Facile synthesis and photoelectrochemical performance of the bush-like ZnO nanosheets film

Bush-like ZnO nanosheets film is fabricated on conductive transparent oxide substrates using a facile hydrothermal method without any surfactant or further heat treatment. The morphology, structure and photoluminescence property of the products are characterized in detail. The ZnO nanosheets are composed of numerous grains with the 5 nm average diameter, and most of the sheets present the relative uniform arrangement. These nanosheets construct a porous network which is favorable for the photoelectrochemical properties and applications in dye-sensitized solar cells. The photoelectrochemical performances of the bush-like ZnO nanosheets film are investigated, and a high open-circuit voltage of 0.69 V is achieved.     

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.     

一种新颖的ZnO纳米结构的自组装合成及发光性能

采用水热法制备了花生状ZnO微米棒, 通过XRD, EDX和FE-SEM等技术分析了其物相组成、形貌及尺寸; 通过变温荧光光谱测试及对所得谱图的高斯拟合研究了该ZnO微米棒的荧光性能, 并将其在300 K时所得的谱图与常规室温荧光谱图进行了比较. XRD, EDX及FE-SEM测试结果表明, 该产物为长约10 μm, 直径约2 μm的花生状六方纤锌矿ZnO微米棒; 荧光测试结果表明, 该ZnO微米棒有紫外峰、紫峰和绿峰3个发光峰, 当温度从8 K升至300 K时, 各峰的强度均有所减弱, 同时紫外峰出现蓝移, 绿峰出现红移, 紫峰峰位出现特殊的“S”形(红移-蓝移-红移)移动. 并对各峰的产生及随温度变化的规律进行了探讨.     

Rapid Synthesis and Photoluminescence Properties of Eu-doped ZnO Nanoneedles via Facile Hydrothermal Method

Eu-doped ZnO nanoneedles with different doping concentrations were prepared via the facile hydrothermal method.The crystal structure,morphology and photoluminescence property of the ZnO nanoneedles were characterized by X-ray diffraction（XRD）,scanning electron microscopy（SEM）,X-ray photoelectron spectroscopy（XPS）,photoluminescence spectroscopy（PL） and Raman spectroscopy.The results show that the europium ions are incorporated into the crystal lattice of ZnO matrix in trivalent ions.The nanoneedles are 2-3 μm in length and 100 nm in the tip diameter.PL and Raman measurements indicate that higher Eu^3＋ doping concentration may destroy the crystallization of the nanoneedles and decrease the ratio of IUV/IDLE,which is mainly due to the more defects in the doped ZnO nanoneedles.And the characteristic red emissions of Eu^3＋ ions are found by the PL spectroscopy with the Eu^3＋doping concentration increasing,which are attributed to the ^5D0→^7F0,^5D0→^7F1 and ^5D0→^7F2 transitions.     

水热合成掺Fe氧化锌复合材料及其光催化活性

以Zn(Ac)2•2H2O、Fe(NO3)3•9H2O和NaOH为原料,采用水热法合成了Fe掺杂ZnO复合材料。并用x射线衍射和扫描电子显微镜技术对合成样品的结构和形貌进行了表征,Fe掺杂ZnO合成产物为直棒状,直径为500 nm,长度为3 µm左右。样品的紫外可见漫反射分析,在300~500 nm紫外可见光区域均有强的吸收。利用Fe掺杂ZnO作为光催化剂降解有机染料,发现对于光催化降解有机染料有较好的降解功能,且光降解性能优于纯ZnO材料。     

Ag/ZnO纳米纤维的制备及光催化性能

采用静电纺丝技术及煅烧法制备了氧化锌纳米纤维, 然后采用水热法将银纳米颗粒负载到了氧化锌纳米纤维表面. 利用X射线衍射(XRD)、 X射线光电子能谱(XPS)、 能量色散X射线光谱(EDX)、 扫描电子显微镜(SEM)及透射电子显微镜(TEM)等技术对合成的Ag/ZnO纳米纤维的结构和组成进行了表征. SEM结果表明, 直径在5~100 nm之间的银纳米颗粒附着在直径在80~330 nm之间的氧化锌纤维表面形成了异质结构. 以常见的有机污染物甲基橙、 亚甲基蓝和罗丹明B等为降解底物, 对Ag/ZnO纳米纤维的光催化性能进行了表征. 结果表明, 负载银纳米颗粒后, 复合催化剂的光催化性能明显提高.     

Hydrothermal synthesis and optical study of bunches of ZnO nanowires

Bunches of ZnO nanowires have been synthesized by hydrothermal process with the assistance of cetyltrimethylammonium bromide. The obtained bunches of ZnO nanowires are hexagonal wurtzite structures, and they exhibit orange visible emission ~600 nm. It seems the orange emission ~600 nm is due to the presence of Zn(OH)₂ on the surface of ZnO nanowires. On the basis of material information provided by X-ray diffraction, scanning electron microscopy and photoluminescence, a growth mechanism is proposed for the formation of bunches of ZnO nanowires.