花形ZnO纳米片微球的合成、表征及光催化性能

以ZnCl2和尿素为原料,采用水热法合成了由纳米片组成的花形微球碱式碳酸锌前驱体,然后在300℃下煅烧0.5 h得到了形貌一致的ZnO产物。采用XRD、FTIR、TG、SEM、TEM、XPS对其进行表征,结果表明产物为六方纤维矿结构ZnO;组成3D花型微球的纳米片构筑单元厚度为10 nm,表面呈孔装结构,比表面积为72 m2.g-1。分别以花形ZnO纳米片、单分散ZnO纳米片和商用ZnO纳米颗粒为光催化剂,通过降解罗丹明B(Rh B)进行了光催化活性研究。结果表明,与商用ZnO纳米颗粒相比,水热法制备的花形ZnO纳米片显示了更好的光催化活性,可能是由于花形ZnO纳米片微球有较高的比表面积和3D花形形貌所致。     

微观尺度高分子协同组装ZnO纳米片

以醇水混合体系作为反应介质,六水合硝酸锌和尿素为原料,聚乙烯吡咯烷酮(PVP)作为模板剂,经水热过程合成了由纳米片组装的花状微球碱式碳酸锌前驱体,经热处理得到相应的氧化锌(ZnO)产物。采用X射线衍射(XRD)和环境扫描电镜(SEM)对样品进行了表征,结果表明产物为六方纤维矿结构的ZnO,单分散花状微球直径约为2 μm,尺寸均一,组装成微球的纳米片构筑单元厚度为20 nm。红外分析表明PVP与Zn²⁺之间的化学配位作用发生在侧环的内酰基C=O键上的O位与Zn²⁺之间,研究表明PVP用量影响组装过程,在相同实验条件下,用聚乙二醇(PEG)代替PVP的模板作用,得到了粒径较大的纳米片组装的微球(φ～15 μm),在此基础上探讨了高分子结构对晶体生长和组装机制的影响。     

用于去除有机染料的分级结构ZnO微球的简便合成

以六亚甲基四胺(HMTA)为结构导向剂,采用乙二醇辅助的溶剂热法制备了均匀分散的纳米片组装的三维分级结构ZnO微米球。可控实验证明,HMTA和溶剂在分级结构微米球的形成中起重要作用。通过二维纳米片组装来构建三维分级结构,不仅增加了产品的比表面积,而且还建立了更多的电荷传输通道。在暗室下,该样品可作为吸附剂去除水溶液中的一些有机染料。吸附结果表明,纳米片组装的分级结构ZnO微球对阴离子染料具有良好的去除率和选择性。特殊的分级结构、较大的比表面积和静电引力的协同作用,使ZnO微球对代表性染料刚果红(CR)经过5次循环吸附后的去除率仍可达95.67%。动力学研究证实,CR在ZnO微球上的吸附为物理吸附,符合准二级动力学和Langmuir等温线模型。     

用于去除有机染料的分级结构ZnO微球的简便合成

以六亚甲基四胺(HMTA)为结构导向剂,采用乙二醇辅助的溶剂热法制备了均匀分散的纳米片组装的三维分级结构ZnO微米球。可控实验证明,HMTA和溶剂在分级结构微米球的形成中起重要作用。通过二维纳米片组装来构建三维分级结构,不仅增加了产品的比表面积,而且还建立了更多的电荷传输通道。在暗室下,该样品可作为吸附剂去除水溶液中的一些有机染料。吸附结果表明,纳米片组装的分级结构ZnO微球对阴离子染料具有良好的去除率和选择性。特殊的分级结构、较大的比表面积和静电引力的协同作用,使ZnO微球对代表性染料刚果红(CR)经过5次循环吸附后的去除率仍可达95.67%。动力学研究证实,CR在ZnO微球上的吸附为物理吸附,符合准二级动力学和Langmuir等温线模型。     

用于去除有机染料的分级结构ZnO微球的简便合成

以六亚甲基四胺(HMTA)为结构导向剂，采用乙二醇辅助的溶剂热法制备了均匀分散的纳米片组装的三维分级结构ZnO微米球。可控实验证明，HMTA和溶剂在分级结构微米球的形成中起重要作用。通过二维纳米片组装来构建三维分级结构，不仅增加了产品的比表面积，而且还建立了更多的电荷传输通道。在暗室下，该样品可作为吸附剂去除水溶液中的一些有机染料。吸附结果表明，纳米片组装的分级结构ZnO微球对阴离子染料具有良好的去除率和选择性。特殊的分级结构、较大的比表面积和静电引力的协同作用，使ZnO微球对代表性染料刚果红(CR)经过5次循环吸附后的去除率仍可达95.67%。动力学研究证实，CR在ZnO微球上的吸附为物理吸附，符合准二级动力学和Langmuir等温线模型。     

ZnO纳米片自组装空心微球的无模板水热法制备与发光性质

报道了一种简单的制备ZnO纳米片自组装成空心微球的无模板水热法. 即通过醋酸锌与水和乙二醇混合溶剂(V_水/V_乙二醇 = 1/20)在100℃水热反应12 h合成了ZnO空心微球. 利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X 射线衍射仪和红外光谱对产物进行了表征和分析. 结果表明, 所制备ZnO空心微球的直径为2~5 μm, 它是由直径为10~20 nm纤锌矿结构的ZnO纳米片自组装而成. 研究了水与乙二醇的体积比及反应时间对产物形貌的影响, 结果表明乙二醇在ZnO纳米片的形成与自组装过程中起着关键作用, 并提出了可能的生长机理. 在波长为300 nm光的激发下, 发现ZnO空心微球具有发光峰位于397 nm强的紫外光发光和486 nm弱的蓝绿光发光, 这两种发光分别起源于ZnO宽带隙的激子发射和氧空位与间隙氧之间的跃迁.     

氧化锌微球和层状集聚体的控制合成及其光致发光

通过锌片与水分别在乙二醇和乙二胺中120℃反应12 h,直接在锌片上原位合成出ZnO微球和层状集聚体.利用X射线粉末衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜和红外光谱对产物进行了表征和分析.结果表明,在乙二醇中得到的直径为0.3～2 μm ZnO微球是由直径为30～50 nm纤锌矿结构的ZnO纳米片通过氢键组装而成;在乙二胺中得到的层状集聚体是由20～30 nm的纤锌矿结构的ZnO纳米晶通过氢键组装成尺寸约为450 nm×900 nm纳米片,这些较大尺寸纳米片再通过范德华力组装而成.研究了乙二醇和乙二胺在ZnO微球和层状集聚体形成过程中的作用并提出了可能的生长机理.在波长为300 nm光的激发下,发现ZnO微球和层状集聚体具有发光峰位于397 nm强的紫外光发光、485和520 nm弱的蓝绿光发光,它们分别起源于ZnO宽带隙的激子发射,氧空位与间隙氧之间的跃迁以及表面上离子化氧空位中的电子与价带中光激发的空穴之间的复合.     

ZnO纳米片组装的微球和层状集聚体的控制合成及其发光性质

通过锌片与水分别在乙二醇和乙二胺中120 ℃反应12 h,直接在锌片上原位合成出ZnO纳米片组装的微球和层状集聚体。利用X射线粉末衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜和红外光谱对产物进行了表征和分析。结果表明,在乙二醇中得到的直径为0.3～2 µmZnO微球是由直径为30～50 nm纤锌矿结构的ZnO纳米片通过氢键组装而成;在乙二胺中得到的层状集聚体是由20～30 nm的纤锌矿结构的ZnO纳米片通过氢键组装成尺寸约为450×900 nm纳米片,这些较大尺寸纳米片再通过范德华力组装而成。研究了乙二醇和乙二胺在ZnO微球和层状集聚体形成过程中的作用并提出了可能的生长机理。在波长为300 nm光的激发下,发现ZnO微球和层状集聚体具有发光峰位于397 nm强的紫外光发光、485和520 nm弱的蓝绿光发光,它们分别起源于ZnO宽带隙的激子发射,氧空位与间隙氧之间的跃迁以及表面上离子化氧空位中的电子与价带中光激发的空穴之间的复合。     

NiO纳米片和多孔纳米片自组装的空心微球的无模板水热法制备与磁学性质

报道一种非常简单的制备NiO和Ni(OH)₂空心微球的无模板水热法, 即通过NiCl₂与氨水在140 ℃水热反应12 h, 制备了Ni(OH)₂纳米片自组装的空心微球, 经400 ℃热处理2 h得到了NiO空心微球. 采用X射线衍射仪、扫描电镜和透射电子显微镜对产物进行表征, 并在室温下测试了它的磁学性能, 结果表明, Ni(OH)₂空心微球的直径约为3～4 μm, 它是由尺寸1.1～1.3 μm左右的六方相结构的Ni(OH)₂纳米片组装而成; NiO空心微球是由立方相纳米片和多孔纳米片组装而成, 它具有弱的铁磁性, 其矫顽力为583 Oe, 剩余磁化强度为0.213 emu/g. 研究了氨在Ni(OH)₂纳米片的形成与组装过程中的作用, 提出了可能的生长机理.     

ZnO纳米片组装的微球和层状集聚体的控制合成及其发光性质

通过锌片与水分别在乙二醇和乙二胺中120 ℃反应12 h,直接在锌片上原位合成出ZnO纳米片组装的微球和层状集聚体。利用X射线粉末衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜和红外光谱对产物进行了表征和分析。结果表明,在乙二醇中得到的直径为0.3～2 µmZnO微球是由直径为30～50 nm纤锌矿结构的ZnO纳米片通过氢键组装而成;在乙二胺中得到的层状集聚体是由20～30 nm的纤锌矿结构的ZnO纳米片通过氢键组装成尺寸约为450×900 nm纳米片,这些较大尺寸纳米片再通过范德华力组装而成。研究了乙二醇和乙二胺在ZnO微球和层状集聚体形成过程中的作用并提出了可能的生长机理。在波长为300 nm光的激发下,发现ZnO微球和层状集聚体具有发光峰位于397 nm强的紫外光发光、485和520 nm弱的蓝绿光发光,它们分别起源于ZnO宽带隙的激子发射,氧空位与间隙氧之间的跃迁以及表面上离子化氧空位中的电子与价带中光激发的空穴之间的复合。     

Structural,optical, electrical,and photocatalytic properties of manganese doped zinc oxide nanocrystals

Manganese-doped and undoped ZnO nanocrystals were synthesized via wet-chemical methods. The structure, physico-chemical, electrical and optical properties of the as-prepared products were characterized by using the X-ray diffraction (XRD), UV-vis diffuse reflectance spectroscopy (DRS), photoluminescence spectroscopy (PLS) and electrochemical impedance spectroscopy (EIS) techniques. The photocatalytic activity of Mn-doped ZnO nanocrystal (mixed phases) has been examined under the visible-irradiation by using photocatalytic oxidation of rhodamine B (RhB) dye as a model reaction, and compared with that of known system such as pure ZnO nanocrystal (single-phase). The results showed that Mn doped ZnO nanocrystals bleaches RhB much faster than undoped ZnO upon its exposure to the visible light. The enhancement of the photocatalytic activity was discussed as an effect due to the Mn doping in the Mn-doped ZnO semiconductors, which shifts the optical absorption edge to the visible region and alters the electron-hole pair separation conditions. These factors are responsible for the higher photocatalytic performance of Mn/ZnO composites.     

ZnO微结构调控及其光学性能的研究

氧化锌不同形貌的合成与控制可以通过一个简单的溶剂热反应来实现,其中乙醇作溶剂,酒石酸做添加剂。通过控制酒石酸的加入量,可以有效地控制ZnO的形貌、尺寸以及到更复杂结构的转变。同时提出了不同形貌ZnO可能的生长机制,并利用FTIR谱进一步证实了酒石酸对ZnO生长的影响。另外,由光致发光光谱可以看出,不同的ZnO形貌,发光性能会有所不同,总体上说,所得ZnO的发光区域主要集中在紫光波段和橙光波段。     

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。     

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%.     

Earth‐Abundant Oxygen Evolution Catalysts Coupled onto ZnO Nanowire Arrays for Efficient Photoelectrochemical Water Cleavage

ZnO has long been considered as a model UV‐driven photoanode for photoelectrochemical water splitting, but its performance has been limited by fast charge‐carrier recombination, extremely poor stability in aqueous solution, and slow kinetics of water oxidation. These issues were addressed by applying a strategy of optimization and passivation of hydrothermally grown 1D ZnO nanowire arrays. The length and diameter of bare ZnO nanowires were optimized by varying the growth time and precursor concentration to achieve optimal photoelectrochemical performance. The addition of earth‐abundant cobalt phosphate (Co‐Pi) and nickel borate (Ni‐B) oxygen evolution catalysts onto ZnO nanowires resulted in substantial cathodic shifts in onset potential to as low as about 0.3 V versus the reversible hydrogen electrode (RHE) for Ni‐B/ZnO, for which a maximum photocurrent density of 1.1 mA cm^?2 at 0.9 V (vs. RHE) with applied bias photon‐to‐current efficiency of 0.4 % and an unprecedented near‐unity incident photon‐to‐current efficiency at 370 nm. In addition the potential required for saturated photocurrent was dramatically reduced from 1.6 to 0.9 V versus RHE. Furthermore, the stability of these ZnO nanowires was significantly enhanced by using Ni‐B compared to Co‐Pi due to its superior chemical robustness, and it thus has additional functionality as a stable protecting layer on the ZnO surface. These remarkable enhancements in both photocatalytic activity and stability directly address the current severe limitations in the use of ZnO‐based photoelectrodes for water‐splitting applications, and can be applied to other photoanodes for efficient solar‐driven fuel synthesis.     

Preparation of styrene polymer/ZnO nanocomposite latex via miniemulsion polymerization and its antibacterial property

Styrene polymer/ZnO nanocomposite latex was fabricated using miniemulsion polymerization in the presence of coupling agent 3-aminopropyltriethoxysilane (APTES) and hexadecane as hydrophobe. The size distribution and morphology of the composite latex particles were characterized by dynamic light scattering and transmission electron micrograph. X-ray photoelectron spectroscopy and Fourier transform infrared spectrophotometer results demonstrate that ZnO nanoparticles were encapsulated into polymer phases. The coupling treatment of ZnO with APTES can improve the dynamic contact angles of ZnO nanoparticle with water to enhance its hydrophobicity. When 0.6% APTES to ZnO (wt/wt) is used to modify ZnO, the encapsulation efficiency of ZnO reaches to 95%. It shows that the high encapsulation efficiency improves dispersion of ZnO nanoparticles in polymer film by scanning electron microscope. The stable structural hybrid latex can adequately exert unique function of nanoparticles in coatings. It indicates that the coatings added the composite latex exhibits perfect antibacterial activity, which has a tremendous potentiality in the field of coating materials.     

利用浮区法在高氧压下生长ZnO晶须

采用浮区法在高温高氧压下生长出大尺寸的ZnO晶须. X射线衍射和拉曼光谱分析结果表明, 生长的ZnO晶须结晶良好, 具有六方结构, 沿(001)方向有明显的择优生长取向. 光致发光光谱测量结果表明, 晶须在室温下有较高的紫外光致发光效率和较低的缺陷, 生长时选择大于0.3 MPa的氧压对提高IUV/Igreen有益.     

Spectroelectrochemical Evaluation of a ZnO Optically Transparent Electrode Prepared by the Spin‐spray Technique

We present a novel zinc oxide (ZnO) optically transparent electrode (OTE) prepared by the spin‐spray technique for spectroelectrochemistry. The spin‐spray technique can deposit ZnO film at a low cost, high rate deposition, and at a low temperature (<100 °C) in a single step. This new technique provides good optical transparency and electrical conductivity for ZnO. The electrochemical and spectroelectrochemical properties of the ZnO electrode were investigated for varying thicknesses of ZnO using methylene blue as a redox indicator. A ZnO OTE chip that includes three electrodes on a glass chip was developed for thin‐layer spectroelectrochemistry. Moreover, the ZnO films were successfully applied in an electrochemical‐localized surface plasmon resonance (LSPR) method for methylene blue detection by using them as a transparent conducting substrate for loading gold nanoparticles.     

Sb掺杂大尺寸ZnO纳米棒的制备及其特性研究

采用化学气相沉积法,在没有采用任何催化剂的条件下,在Si(100)衬底上成功制备出Sb掺杂大尺寸ZnO纳米棒,并对样品进行了结构和光学性质的表征。结果表明:纳米棒为结晶质量较好的六角纤锌矿结构,在能量色散谱(EDS)中观测到了Sb元素的存在。此外,在低温光致发光(PL)光谱中还观测到了与Sb掺杂相关的中性受主束缚激子发光峰(A0X)、自由电子到受主能级跃迁的发光峰(FA)、施主受主对(DAP)以及DAP的一级纵向光声子伴线(DAP-1LO),因此证实Sb元素作为受主杂质掺杂已进入ZnO晶格。     

纳米ZnO的制备及其光催化性能研究

本文以羟丙基纤维素(HPC)作为分散剂,运用沉淀法制备出了粒径均匀的ZnO颗粒.通过透射电子显微镜(TEM),X射线衍射(XRD),紫外可见光吸收光谱,光致发光谱(PL)对ZnO进行了性能表征,并探讨了其形成机理及制备中的影响因素.利用纳米ZnO作为光催化剂对有机染料罗丹明B进行了光降解实验,实验结果表明,此方法制备的ZnO具有良好的光催化性能,有望在治理环境污染等领域具有良好的应用.