高浓度Co掺杂ZnO晶体的水热法制备及磁性

采用水热法以CoO、ZnO混合为前驱物制备了ZnO晶体,矿化剂为6 mol/L KOH,填充度70;,温度430℃,两种样品CoO、ZnO组分物质的量百分比分别为0.5∶1和1∶1.当前驱物为nCo∶nZn=0.5∶1时,合成出Zn1-xCoxO晶体,Co元素掺杂量分别为6.83 at;和9.30 at;.当前驱物中nCo∶nZn=1∶1时,Zn1-xCoxO晶体中Co掺杂比例达到9.31 at;,同时伴有Co3O4生成,其中Zn掺杂比例达到14.59 at;,SEM显示,所制备的Zn1-xCoxO具有明显的ZnO晶体特征,形态完整,最大尺度约为50 μm.SQUID测量显示,生成物中Zn1-xCoxO晶体具有顺磁性,Zn1-xCoxO和Co3-xZnxO混合晶体也显示为顺磁性.     

Co、Sn共掺杂ZnO晶体的制备及其磁性

采用6 mol/L KOH作为矿化剂,SnO2、CoCl2和ZnO按物质的量比为0.02∶0.5∶1的比例混合作为前驱物,填充度70;,温度430℃,时间24h,采用水热法制备出Co、Sn元素掺杂的ZnO晶体.Sn元素掺杂明显改变了晶体的极性生长特征,较大面积的显露正极面c｛0001｝面,还显露柱面m{l0l0｝、正锥面p{1011｝、负锥面｛1011｝和负极面｛0001｝以及正锥面{1012｝和负锥面{1012｝,晶体长度约为50 μm.经过EDS测量表征,发现制备的ZnO单晶中Co元素的含量达到10.89at;,生成物中出现少量Co氧化物,SQUID测量表明样品主要表现为顺磁性.     

Sn掺杂对ZnO晶体形貌和磁性的影响

采用水热法,在ZnO中添加SnCl2.2H2O作前驱物,3M KOH作矿化剂,温度430℃,填充度35%,反应24h,合成了掺杂Sn的ZnO晶体。当前驱物中添加SnCl2.2H2O可以明显影响部分晶体形态,使正极面c轴方向的生长速度受到抑制,较大面积显露正极面c{0001},同时也显露负极面-c{000 1}、正锥面p{10 10}、负锥面-p{101 1}和柱面m{10 10}。磁性测量结果显示Sn可微量掺入ZnO晶格中,且呈现顺磁性特征。X射线衍射和X光荧光能谱分析表明,SnCl2.2H2O的添加量较大时,还伴随生成金红相SnO2棒状晶体。     

In掺杂对水热法合成ZnO晶体形貌的影响

本文采用水热法,在ZnO中添加In2O3为前驱物,3mol/L KOH作矿化剂,温度430℃,填充度35;,反应24h,制备了掺In的ZnO晶体.未掺杂In2O3合成的纯ZnO晶体呈六棱锥状,显露负极面-c{0001}、六棱锥面+p{1011}和-p{1011},一般不显露{0001}面.前驱物中掺杂In2O3所合成的ZnO晶体呈六角片状,直径约为5～20 μm,大面积显露{0001}面,另外还显露正锥面+p{1011}、负锥面-p{1011}和负极面-c{0001}.由此可见In掺杂可以明显的改变晶体的形态,使c轴极性快速生长趋向得到明显改善,有利于降低晶体生长缺陷.当采用ZnO晶片为籽晶时,通过水热反应在晶片上生长了一层掺In的ZnO薄膜,通过Hall参数测量得到晶体膜层的电子迁移率约为22cm2/(V·s),载流子浓度约为2×1020 cm-3,具有良好的导电性,同时也说明In可以微量掺入氧化锌晶体.     

In和过渡金属离子共掺杂对ZnO晶体形貌的影响

采用水热法,KOH作矿化剂,在ZnO前驱物中添加适量的CoCl2·6H2O,FeCl2·4 H2O,NiCl2·6H2O,In2O3,其中Co:In:Zn,Fe:In:Zn,Ni:In:Zn 分别为5:1:100,5:1:100,3:1:100.3 mol/L KOH作矿化剂,温度430 ℃,填充度35;,反应24 h,制备了In和过渡族金属离子共掺的ZnO晶体.结果表明,掺杂In2O3时,所合成的过渡族金属离子掺杂的ZnO晶体均呈现六角片状晶体,晶体形貌规则,表面光滑,直径为5～10 μm.和未掺杂In的晶体相比,掺杂In后,晶体c轴极性生长速度得到明显的控制,a、b轴方向生长速度提高,大面积显露+c{0001}、负极面-c{0001}面,另外还显露正锥面+p{1011}、负锥面-p{101-1-}.     

水热法制备ZnO晶体及纳米材料研究进展

纳米ZnO材料是新型宽禁带半导体材料,具有优良的光学及电学性能,在太阳能电池电极及窗口材料、声表面波材料、光电材料、敏感材料等方面得到广泛应用.纳米ZnO材料性能与制备技术有很大关系,本文综合评述了水热法制备纳米ZnO材料研究现状,研究了其制备特点及制备机理,从纳米ZnO晶体、阵列或薄膜、粉体三个方面制备实例研究了水热制备方法,最后探讨了纳米ZnO材料发展前景.     

不同矿化剂对水热法生长的ZnO晶体发光的影响

采用水热法,以3 mol/L KOH为矿化剂,填充度35%,温度430℃,前驱物Zn(OH)2,比较研究了三种矿化剂条件下合成晶体的形貌和发光性能。三种矿化剂条件分别为样品1,3 mol/L KOH;样品2,3 mol/L KOH,1 mol/LLiOH;样品3,3 mol/L KOH,CaO∶Zn(OH)2=2%(物质的量百分比)。添加适量比例的LiOH或CaO,合成了非极性生长的ZnO晶体,晶体c轴方向生长速度明显减小,所合成的晶体大面积显露正极面c{0001},同时显露负极面-c{0001}、正锥面p{101}、负锥面-p{10}和柱面m{100}。只添加KOH或辅助添加LiOH时,合成晶体的发光光谱中只有可见光谱,无紫外线带边跃迁发光谱,说明晶体缺陷发光中心较多。添加CaO时合成晶体的发光光谱中有较强的紫外带边跃迁发光,说明晶体缺陷发光中心减少。     

水热法ZnO晶体特征研究

ZnO具有优良的综合性能使其成为极有前途的下一代光电材料,水热法是一种重要的生长ZnO晶体的方法.本文对水热法生长的面积约150mm2的ZnO晶体进行了报道,研究了晶体不同方向的生长速度、形貌特征和光学性能.X射线摇摆曲线表明晶体的质量较好.对于光学性质的分析表明晶体生长时加入H2O2能显著提高晶体的质量.494nm附近的发光带可能与氧空位有关.520nm的发光可能与Na或者Si所形成的杂质能级跃迁有关.     

水热合成奇异形态的ZnO晶体

本文采用水热法,以3mol/L KOH为矿化剂,填充度35;,温度430℃,在Zn(OH)2中添加SnCl2·2H2O,添加量为Sn2+:Zn2+=2;条件下,合成出ZnO晶体.产物中除了大量短六棱柱形晶体外,还出现了部分冰激凌形晶体.六棱柱形晶体具有典型的ZnO特征,显露正极面c{0001}、负极面-c{000-1}、柱面m{10-10}、正锥面p{10-11}和负锥面-p{10-1-1}.而冰激凌形晶体有明显的六棱锥晶体外壳,X光能谱(EDS)检测证实晶体各部位的组分均为ZnO.     

水热法合成Zn1-xCoxO室温稀磁半导体

本文采用水热法,在430℃,填充度为35;,3mol/L KOH作为矿化剂,反应时间为24h,合成了Zn1-xCoxO晶体.当在Zn(OH)2中添加一定量的CoCl2·6H2O为前驱物时,水热反应产物中,可以获得多晶体形态的掺杂Zn1-xCoxO晶体.电子探针测量表明,随着前驱物中CoCl2·6H2O添加量的增加,晶体中的Co实际掺入量也随着增加.采用超导量子干涉磁强仪测量材料的磁性,发现在室温以下,水热法合成的Zn1-xCoxO晶体的磁化强度随温度变化很小,在300K存在明显的磁饱和现象和磁滞回线,表明具有室温下铁磁性.     

水热法合成Zn1-xMnxO稀磁半导体

本文采用水热法在430℃,以3mol%.L-1KOH作矿化剂,填充度为35%,反应时间24h,合成了Zn1-xMnxO稀磁半导体晶体。所合成晶体具有ZnO纤锌矿结构,晶面显露正极面{0001}、负极面{0001}、菱面{1011}及负菱面{1011}晶体高度为5~30μm,径高比约为2:1。X荧光能谱(EDS)显示Mn原子百分浓度为2.6%(x=0.026)。晶体呈现低温铁磁性,居里温度50K。     

非磁性元素掺杂ZnO稀磁半导体研究进展

ZnO基稀磁半导体的磁性来源和机理一直是研究的热点和难点.传统的磁性3d过渡族元素掺杂ZnO容易形成铁磁性的第二相,而非磁性元素掺杂可以很好的避免这一弊端,是研究稀磁半导体磁性来源和机理的理想体系.而且理论计算和实验方面已经报道了室温以上的铁磁性.本文从实验上和理论上综述了非磁性元素掺杂ZnO基稀磁半导体最近的研究进展.     

水热法合成Zn1-xNixO稀磁半导体

本文采用水热法,在温度430℃,填充度35%,矿化剂为3mol/L KOH,前驱物为添加适量N iC l2.6H2O的Zn(OH)2,反应时间24h,合成了Zn1-xN ixO稀磁半导体晶体。当在Zn(OH)2中添加一定量的N iC l2.6H2O为前驱物,水热反应产物为掺杂N i的多种形态ZnO混合晶体,对其个体较大的晶体中进行电子探针测量表明,前驱物中的添加量和晶体中实际掺入量有很大的差异,只有少量的N i离子掺入ZnO,最大N i原子分数含量为0.62%。采用超导量子干涉磁强计测量材料的磁性,发现在室温以下,晶体的磁化强度不随温度升高而下降。在室温下,存在明显的磁饱和现象和磁滞回线,说明具有室温下的铁磁性。     

金属离子掺杂ZnO晶体的制备及其光催化性能的研究

本文采用水热合成法,以3 mol/L KOH为矿化剂,填充度为35;,分别在ZnO中添加SnCl4·5H2O、CoCl2·6H2O、NiCl2 ·6H2O作为前驱物,温度430℃,反应24h,合成几种金属离子掺杂的ZnO晶体.采用扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)对其形貌进行了表征.并与用同种方法合成的纯ZnO的光催化效率进行了对比.结果表明:金属离子掺杂的ZnO晶体和用同种方法合成的纯ZnO晶体对亚甲基蓝均具有光催化活性,其中Sn掺杂的ZnO晶体的光催化性能较好,并且经过10次循环实验后仍保持较高的催化效率.     

水热法合成Mnx Zn1-xO微晶体

本文采用水热法合成了MnxZn1-xO晶体,水热反应条件为3mol·L-1KOH作为矿化剂,填充度为35;,温度为430℃,在Zn(OH)2中添加一定量的MnO2为前驱物,反应时间为24h.通过X射线能谱仪测量了晶体中的Mn含量,随着前驱物中MnO2含量的增加,晶体中Mn的原子百分比随着增加,Mn最大原子百分比含量超过了2;,晶体的形貌具有纯ZnO晶体的六角柱形特征.显露柱面m{1010}、锥面p{1011}、负极面O面{0001}和正极面{0001}.晶体直径为50～200μm,高度为20～100μm.     

Sc2O3对水热法生长ZnO晶体的影响

在分别添加0.1wt;,0.2wt;和0.3;wt; Sc2O3的水热体系中得到了ZnO单晶体.研究了杂质,特别是Sc对ZnO水热生长机制的影响.Sc及其在碱性溶液中形成阴离子配位中间体基团(例如Sc(OH)4)可以吸附到ZnO的(0001)和(0001)面,导致这两个极性面发生非极性生长,形成规则六棱柱的形貌.在室温下测得的电阻率和载流子浓度显示:即使所得晶体的钪含量仅有8 ～ 13 ppm,Sc掺杂ZnO仍是高导电性的,电阻率低于5.6×10-2 Ω·cm,载流子浓度在0.9～1.6×1018electrons/cm3.表征了切割自+c区和-c区的晶片的Zn面和O面的室温光致发光用于评价光学性能.     

水热法合成Zn1-xMnxO：Sn和Zn1-x-yMnxCoyO：Cu晶体的磁性

本文采用水热法,以ZnO为前驱物,添加适量的MnCl2·4H2O、SnCl2·2H2O和MnCl2·4H2O、CoCl2·6H2O、CuCl2·2H2O,3 mol/L KOH作矿化剂,430℃反应24 h,分别合成了Zn1-xMnxO:Sn晶体和Zn1-x-yMnxCoyO:Cu晶体.用扫描电镜(SEM)对合成物形貌进行分析,结果表明,Zn1-MnxO:Sn晶体为六棱柱状晶体,直径约为10 μm,较大面积显露正极面c{0001},同时也显露负极面-c{0001}、正锥面p{1011}、负锥面-p{1011}和柱面m{1010}.Zn1-x-yMnxCoyO:Cu晶体也显露负极面-c{0001}、正锥面p{1011}、负锥面-p{1011}和柱面m{1010},{0001}显露面小于{0001}.X射线能谱(EDS)分析表明晶体主要成分为ZnO,Mn2 、Co2 离子掺杂量超过2%;SQUID磁性测量显示所合成晶体在25 K具有反铁磁特征,高温为顺磁性.     

Sn掺杂ZnO厚膜乙醇气敏特性的研究

采用化学共沉淀法制备了Oat;,5 at;,7at;,9at;四种不同Sn掺杂ZnO前驱体.经退火处理得到不同Sn掺杂的ZnO粉末.通过X射线衍射仪和扫描电子显微镜对不同样品的晶体结构和表面形貌进行表征.利用浸渍法制作气敏元件,并测试其气敏特性.结果表明:Sn掺杂ZnO具有六方纤锌矿结构,尺寸分布均匀,且六棱柱表面呈粗糙多孔状.在65℃工作温度及光照条件下,7at; Sn掺杂ZnO元件对乙醇气体表现出较好敏感特性,响应和恢复时间分别为1 s和5 s,灵敏度达到400.针对气敏特性的改善,结合表面吸附理论和光激活理论对气敏机理进行了进一步探讨.     

水热法合成掺Mn橙色刚玉晶体

本文采用水热法,在430℃、40MPa的压力下合成出了纯α-Al2O3晶体.在同样的条件下,通过掺入Mn(NO3)2合成了掺Mn橙红色刚玉晶体.掺入Mn(NO3)2时,合成产物有两种晶体,一种是无色刚玉晶体,体积较小,为六棱柱状,直径30～40μm,高为30～40μm.另一种晶体为橙红色掺Mn刚玉晶体,其外形轮廓近乎球形,晶体表面有十分粗糙的生长阶梯,台阶高度为2～5μm,晶体高200～300μm,直径200～300μm.     

水热法制备Mn掺杂ZnO及其光催化性能研究

ZnO是一类具有广阔应用前景的光催化材料,但是光生载流子复合率高等问题限制了其进一步应用.本研究使用水热法制备了Mn掺杂ZnO粉体,测试了该粉体的物相组成、孔隙结构、发光性质和光催化性能.结果表明,当Mn替代0.5;Zn时,Mn占据了ZnO晶格中Zn的位置,粉体粒度小、比表面积大,抑制了光生载流子的复合,降低了禁带宽度,拓宽了光的响应范围.在8 W、365 nm紫外光条件下光照70 min后,制备的Mn0.05 Zn0.95 O粉体对刚果红降解率达到了97.4;,COD去除率达到了76.34;;Mn0.05 Zn0.95 O对罗丹明B吸附最好,对亚甲基蓝降解最好;对刚果红连续降解4个循环后,降解率降低了6.6;.该研究成果为光催化降解有机废水提供了技术支撑.