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.     

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.     

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.     

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%.     

均匀沉淀法制备氧化锌纳米棒

采用均匀沉淀法制备了氧化锌纳米棒,用XRD,TEM,PL等检测手段对样品进行了表征.结果表明:所得样品为长约100 nm,宽约30 nm的纤锌矿结构氧化锌纳米棒,颗粒分布均匀.其在可见光区比紫外区的荧光发射显著增强.     

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%。     

ZnO/ZnS Heterostructured Nanorod Arrays and Their Efficient Photocatalytic Hydrogen Evolution

Semiconducting heterostructures have been widely applied in photocatalytic hydrogen evolution due to their variable band gaps and high energy conversion efficiency. As typical semiconducting heterostructures, ZnO/ZnS heterostructured nanorod arrays (HNRAs) have been obtained through a simple anion‐exchange process in this work. Structural characterization indicates that the heterostructured nanorods (HNRs) are all composed of hexagonal wurtzite ZnO core and cubic zinc‐blende ZnS shell. As expected, the as‐obtained one‐dimensional heterostructures not only lower the energy barrier but also enhance the separation ability of photogenerated carriers in photocatalytic hydrogen evolution. Through comparisons, it is found that 1D ZnO/ZnS HNRAs exhibit much better performance in photocatalytic hydrogen evolution than 1D ZnO nanorod arrays (NRAs) and 1D ZnS NRAs. The maximum H₂ production is 19.2 mmol h^?1 for 0.05 g catalyst under solar‐simulated light irradiation at 25 °C and the corresponding quantum efficiency is 13.9 %, which goes beyond the economical threshold of photocatalytic hydrogen evolution technology.     

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。     

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。     

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%.     

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。     

特定条件下的定向ZnO纳米棒的制备及表征

采用改进的溶胶凝胶和化学溶液生长两步法, 并控制特定条件在镀银载玻片上制备出定向ZnO纳米棒. 利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、选区电子衍射(SAED)、能谱(EDS)及傅里叶红外吸收光谱(FTIR)对纳米棒的表面形貌、结构、组分进行分析. XRD和SEM结果表明该ZnO纳米棒具有六角纤锌矿结构, 结晶质量良好, 垂直衬底生长. TEM和SAED结果表明该ZnO纳米棒形状规则, 为单晶结构. FTIR谱中的位于418 和541 cm^－1的吸收峰对应于棒状ZnO结构的伸缩振动吸收峰, 1384 和1636 cm^－1对应于六方纤锌矿ZnO晶体的Zn—O伸缩振动吸收峰. 利用负离子配位四面体生长理论初步解释ZnO纳米棒的生长过程.