Cu掺杂WO3纳米棒的制备及其对正丁醇的气敏响应

通过水热法简易的制备出Cu掺杂WO3纳米棒材料,并运用XRD、SEM、BET等手段对其物相、形貌和比表面积等进行了表征,并研究了其对正丁醇的气敏性能.气敏测试结果表明,所制备的Cu掺杂WO3纳米棒材料对正丁醇具有良好气敏性能.当工作温度为400 ℃时,Cu掺杂WO3材料对100ppm的正丁醇的响应达到了29,约为纯WO3的3倍.同时,Cu掺杂WO3材料对正丁醇的检测限可低至0.1ppm,并且对正丁醇还具有良好的选择性.最后对所制备的Cu掺杂WO3材料进行了气敏机理解释.     

聚乙烯醇对ZnO纳米棒结构和光学性能的影响

以六水硝酸锌为锌源,聚乙烯醇(PVA)为分散剂,制备了纳米氧化锌(ZnO).利用X射线衍射(XRD)和电子扫描电镜(SEM)对氧化锌的晶体结构、形貌和尺寸进行了表征.利用吸收光谱对氧化锌的吸收率进行了测量.结果表明,所制备的氧化锌属于六方纤锌矿单晶结构,呈棒状结构.通过改变PVA含量,氧化锌纳米棒的长度可以从400nm到2μm可调.吸收光谱表明,随着PVA含量增加,吸收光谱发生红移.讨论了PVA作用下氧化锌纳米棒的形成机理.     

载气流量对氧化锌纳米棒阵列的影响

本文研究了在金属有机化学气相沉积法(MOCVD)生长过程中,锌(Zn)源和氧(O)源载气流量的改变对ZnO纳米棒阵列的影响.通过改变源材料载气的流量,得到了直径从150 nm到20 nm范围、均一性明显改善的ZnO纳米棒.采用扫描电子显微镜(SEM),X射线衍射图谱(XRD),拉曼光谱(Raman)和光致荧光光谱(PL)等测试手段对样品的形貌结构和光学特性进行了表征.SEM和XRD结果表明当Zn源和O源的载气流量均为1 SLM时,所得的纳米棒直径最均匀,排列整齐,垂直于衬底生长,且结晶度最好.PL谱显示纳米棒的紫外带边峰发生了蓝移,可能与表面效应的增加有关.     

氧化石墨烯与氧化锌复合材料的制备及室温NOx气敏性能研究

以Zn(NO3)2·6H2O为锌源,尿素为沉淀剂,氧化石墨烯(GO)为碳源,采用均匀沉淀法合成碱式碳酸锌与氧化石墨烯复合材料前驱体,350℃下焙烧前驱体2h,获得ZnO/GO复合材料,在室温下研究了该复合材料对NOx的气敏性能.通过X射线衍射、拉曼光谱、扫描电子显微镜和透射电子显微镜对材料的形貌和结构进行表征.结果表明,所得样品为六方ZnO与GO复合材料,ZnO纳米粒子较均匀的覆盖在GO的表面.当硝酸锌溶液浓度为0.3mol/L时,所合成的复合材料对NOx有较高的灵敏度,且注入NOx体积浓度97 ppm时,灵敏度为27.5;,响应时间1s,最低检测浓度可达0.97 ppm.     

Ti离子注入对ZnO纳米棒阵列性能的影响

本文研究了Ti离子注入对ZnO纳米棒阵列结构、形貌、光学特性和疏水性的影响.XRD测试表明注入前后ZnO纳米棒均为六方纤锌矿晶体结构.然而,随着对ZnO纳米棒阵列注入剂量的增加,样品沿(002)晶面优先生长的趋势降低,而且当注入剂量达到5×1017/cm2时,甚至出现ZnTiO3( 104)晶面衍射峰,说明了这种物质的存在,而后面的XPS表征也进一步证明了Ti-Zn-O化学键的存在.样品形貌测试表明,离子注入后由于受刻蚀和溅射的作用,不仅使得ZnO纳米棒表面形貌发生了很大的变化,透光率也显著下降.离子注入后ZnO纳米棒表面疏水性受形貌变化的影响也发生了改变,使得其疏水性增强,当Ti离子注入量为1×1017/cm2时ZnO纳米棒表面接触角达到了151.4°.总之,离子注入作为一种较新颖的表明改性方法,通过对ZnO纳米棒阵列改性处理可以明显扩展其潜在应用价值.     

Co掺杂浓度对ZnO纳米棒结构和光学性能影响研究

采用水热法以不同浓度Co掺杂合成了具有六方纤锌矿结构的ZnO纳米粉体,通过X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、拉曼光谱、X射线光电子光能谱分析法(XPS)、(光致发光)PL谱等分别对样品的形貌、结构、光学性能进行了测试和表征.结果 表明:随着Co掺杂浓度的增大,纤锌矿ZnO的晶体结构没有改变,且Co以二价离子Co2+的形式掺杂进入ZnO晶格;同时花状ZnO纳米棒的均匀性变差,不同浓度Co掺杂ZnO纳米棒中均出现了少量且尺寸较小的单根纳米棒.PL光谱显示:随着Co掺杂浓度增大,样品的紫外发光峰没有明显地变化,而可见发光峰的强度先减小再增大,说明样品的缺陷先降低再提高.当Co掺杂的浓度为2.0;时,所制备的ZnO花状纳米棒可见发光峰相对最低,其具有较小的缺陷.     

纳米WO3中空球的制备及其气敏性能研究

采用液相沉淀法在乙二醇/水混合体系中以钨酸钠、盐酸及水合肼为反应物制备了WO3纳米中空微球,通过XRD、FTIR、SEM等分析手段对产物的晶型结构、结构官能团和形貌进行了表征,探讨了WO3纳米中空球的形成机理,并对其气敏性能进行了研究.结果表明,制备的具有中空结构的纳米WO3为以单斜WO3和正交WO3为主的多晶相,晶粒度为25.93 nm,水合肼的添加为其中空结构的形成起到了重要作用,气敏性能研究表明,纳米WO3中空球对H2S具有很好的选择性,在工作电压为5.00V时,其灵敏度可达40.90.     

无机盐添加剂对纳米WO3/rGO气敏性能的影响

通过微波辅助气-液界面法制备了WO3/rGO复合纳米材料,并以无机盐KCl、NaCl、MgCl2、AlCl3为添加剂,将无机盐离子(K+、Na+、Mg2+、Al3+)成功地添加到WO3/rGO纳米材料当中,无机盐离子有效地改变了WO3/rGO纳米颗粒的尺寸,提高了WO3/rGO纳米材料的气敏性能.含有MgCl2添加剂的WO3/rGO的气敏性能最好,在180℃时其对5 ppm NOx的灵敏度值可达301.1,响应/恢复时间仅为3 s/21 s,并且将WO3/rGO的最佳工作温度由210℃降低到了180℃.     

水热合成法制备纳米氧化锌粉

采用水热法合成了氧化锌纳米棒,研究了不同合成条件对ZnO纳米晶的影响.采用碱式碳酸锌作为前驱体,水为水热介质,可获得氧化锌纳米棒,水热时间的延长和水热温度的提高都使氧化锌纳米棒的长径比减小,其紫外发射光和近红外发射强度增大.当在体系中加入聚乙二醇时,可获得片状氧化锌结晶.当以0.5 mol/L的碳酸钠水溶液为水热介质,可得到长径比超过20,直径为500 nm左右分散均匀的纳米氧化锌棒.以氢氧化锌为前驱体,也能得到氧化锌纳米棒,其长径比为15左右.     

CuO/ZnO多孔复合纳米纤维的制备及气敏性能研究

通过静电纺丝法成功制备出CuO/ZnO多孔复合纳米纤维.对材料的气敏性能进行测试,结果表明:Cu的引入可以有效降低材料的工作温度和提高材料对乙醇气体的选择性和灵敏度.随着Cu含量的增加,材料对乙醇气体的灵敏度先增加后降低,其中CuO/ZnO(Cu∶ Zn=1:10)对乙醇的灵敏度和选择性最佳.最后,对复合纳米纤维材料的敏感机理进行了研究,并初步探索了引入Cu后材料工作温度降低和灵敏度增加的原因.本项工作有助于开发新型高效的酒精传感器和拓宽复合纤维材料的实际应用.     

氧化锌纳米棒的制备及其光电性能的研究

以硝酸锌Zn(NO3)2·6H2O和六次甲基四胺(HMT)为原料,通过水热法制备出氧化锌纳米棒,研究了反应时间和冷却时间对产物形貌和尺寸的影响.采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、光致发光谱(PL)、紫外-可见光谱、红外光谱(FT-IR)表征产物的结构和性能.结果表明,反应时间为6 h和急速冷却至室温条件下合成样品为六方纤锌矿氧化锌纳米棒,平均直径为300 nm;样品具有良好的结晶质量和发光性能,样品在200～400nm有较强的紫外吸收性能;FT-IR图谱表明产物在430 cm-1左右出现了Zn-O特征吸收峰,并有所红移;样品的开启场强为2.2 V/μm,场增强因子为2550,当场强为4.75 V/μm时,电流密度可以达到0.7 mA/cm2,是一种性能优良的冷阴极电子发射源.     

GaN衬底掺杂模式对ZnO纳米棒光学性质的影响

本文通过水热法在u-GaN(undoped GaN)/Al2 O3和p-GaN/Al2O3衬底上制备了ZnO纳米棒阵列.利用X射线衍射仪(XRD)、高分辨X射线衍射仪(HRXRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、原子力显微镜(AFM)和光致发光谱(PL)对样品进行表征,研究在无种子层和金属催化剂情况下u-GaN/Al2 O3和p-GaN/Al2O3衬底对ZnO纳米棒生长的影响.结果表明,在u-GaN和p-GaN上生长的ZnO纳米棒均为六方纤锌矿结构.在p-GaN上生长的ZnO纳米棒直径较细且密度更大,这可能是由于p-GaN界面比较粗糙,界面能量较大,为ZnO的生长提供了更多的形核区域;与生长在u-GaN上的ZnO纳米棒阵列相比,p-GaN上所沉积的ZnO纳米棒在378.3 nm处有一个较强的近带边发射峰,且峰强比较大,说明在p-GaN上所制备的ZnO纳米棒的晶体质量和光学性能更好.     

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.     

建筑环境下基于ZnO纳米线甲醛气体检测传感器的研究

为了检测建筑物室内甲醛,用ZnO纳米线作为监测甲醛的目标物。以氯化锌(ZnCl₂)和柠檬酸钠(C₆H₅Na₃O₇)为原料,使用水热法合成ZnO纳米线,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和X射线能谱仪(EDS)对制备出的ZnO纳米线的晶体结构和微观形貌进行表征。结构表征结果表明,所制备出的ZnO纳米线结晶良好、纯度较高,平均直径为(39±10) nm,其长度约为400 nm,且分散良好。将所制备的ZnO纳米线涂覆在陶瓷管上,组装成气敏元件并对其进行系统的气敏特性研究。气敏检测结果表明,基于ZnO纳米线的气体传感器对HCHO气体具有优异的气敏性能。该传感器在125℃时对50×10^-6的HCHO气体获得最大灵敏度15.2,同时展现出了优良的稳定性、重现性以及选择性。     

ZnO纳米棒的电致发光研究

采用化学浴沉积法在ITO导电玻璃衬底上制备了ZnO纳米棒膜层,构建了无绝缘层和添加Alq3为绝缘层的两类ZnO发光器件,测试和比较了两类器件的光致发光与电致发光特性.结果表明,在ZnO和Alq3混合体系的PL谱中,观察到ZnO的380nm发光减弱而Alq3的520 nm发光增强,这表明在ZnO的激子态和Alq3分子之间发生了能量转移.ZnO纳米棒的EL谱表现为随机激光,这主要是由于光在纳米棒内谐振,及纳米棒长短不一、阵列不整齐所致.加入Alq3后,器件的Ⅰ-Ⅴ曲线上出现了约为1.6V的阈值电压,工作电压由30 V降为18 V,且器件的发光颜色由黄绿区移到蓝紫区.     

Co掺杂氧化锌的电学和磁学性质的研究

采用水热合成法实现了Co掺杂氧化锌材料,并对所制备的材料以及在空气中退火材料的电学和磁学性质进行了研究.通过 X 射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等方法对制得样品的结构、形貌进行了表征,结果表明:Zn0.9Co0.1O为六方纤锌矿结构,钴元素的掺入并不改变氧化锌的物相结构.由于掺杂过程中钴元素替代晶格中锌离子的位置,晶格常数发生了改变,同时也影响了材料的性质;退火后样品的晶粒尺寸减小,结晶性变得更好.通过霍尔效应测试系统对样品的电输运性质和磁阻效应进行了分析,结果表明初始样品零场电阻大于退火后样品.磁场对样品内的载流子浓度和迁移率产生了影响,从而影响样品的电导率.两组样品均表现为正磁阻效应,这主要是由于电子局域化作用和能带劈裂效应共同作用的结果,初始样品受到内部晶格缺陷影响,磁阻效应没有持续增加,而经退火处理后的样品内部晶格缺陷减少,水分子导电作用减弱,致使正磁阻作用越来越明显.     

溅射气压对硼掺杂ZnO薄膜光电特性的影响

采用脉冲磁控溅射系统在玻璃衬底上制备了ZnO∶B薄膜,利用霍尔测试仪和紫外-可见光-近红外分光光度计及逐点无约束最优化法,研究了溅射气压(0.1 ～3 Pa)对ZnO薄膜的光学和电学特性的影响.结果表明:ZnO∶B薄膜在可见光区域内的平均透光率高于80;,近红外波段的透过率及薄膜的电阻率与溅射气压成正比;折射率n随溅射气压降低呈下降趋势,其值介于1.92 ～2.09之间;在较低的溅射气压下(PAr=0.1 Pa)获得的薄膜电阻率最小(3.7×10-3Ω·cm),且对应着小的光学带隙(Eg=3.463 eV).     

Effect of Ethanol on the Photovoltaic Performance of ZnO Based Dye Sensitized Solar Cells

Crystallography Reports - In this study, ZnO particles were grown at different ethanol–water concentrations by using a simple hydrothermal method at 97°C. The changes in structure and...