高分子络合法自组装ZnO纳米结构和形貌调控

研究采用高分子络合法工艺制备ZnO纳米结构材料时晶体尺寸、形貌和质量的控制影响因素和机理.发现ZnO纳米结构的自组装生长由其极性生长特征和高分子网络骨架限域所决定.采用不同络合材料可调控ZnO纳米结构的形貌,如以聚乙烯醇、聚丙烯酰胺等高分子材料作为络合剂时,分别可以得到均匀直径的ZnO纳米棒、纳米线,而作为对比,当以氨水、柠檬酸钠和六亚甲基四胺等小分子材料作为络合剂时,则分别得到ZnO纳米花、纳米片和棒槌状纳米棒;控制适度弱碱性的络合溶液pH值有利于ZnO纳米结构沿［0001］取向生长,在弱碱性溶液中易得到长柱状ZnO纳米线,而在强碱性溶液中易形成短的ZnO纳米棒以至颗粒.     

溅射气压对ZnO薄膜生长、发光性能和结构的影响

沉积缺陷少、晶粒高度c轴择优生长的ZnO薄膜是制备短波发光器件和压电谐振传感器的关键问题之一.以ZnO为靶材,采用射频磁控溅射法在玻璃衬底上制备纳米ZnO薄膜,实现了室温下强的紫外受激发射和弱的深能级发射.通过对薄膜表面形貌的观测, 以及对X射线衍射(XRD)谱和室温光致发光(PL)谱的分析,研究了不同溅射气压对ZnO薄膜生长、结构和发光性能的影响.结果显示溅射气压在1.9 Pa-3.5 Pa之间,晶粒直径先增大后减小,在2.6 Pa时晶粒生长到最大;在3.2 Pa时薄膜单一取向性最优,以此推断最佳的溅射气压在2.6 Pa-3.2 Pa之间.实验在玻璃衬底上制备出了XRD衍射峰半高宽仅为0.12°的、高度c轴择优生长的ZnO薄膜.     

无模板电化学沉积生成附着一维针尖或二维薄膜结构的ZnO纳米柱阵列

采用无模板电化学沉积,以n型(100)硅片为衬底,生成ZnO纳米柱阵列,并在不同条件下进行二次生长,分别在纳米柱表面生成一维针尖与二维薄膜结构.通过场发射扫描电镜图片(FESEM)和x光散射谱(XRD)研究了二次生长机理.结果表明,电流密度高低控制Zn0二次生长形貌:大沉积电流在纳米柱表面生成沿c轴取向针尖;小电流则容易形成沿a轴取向薄膜结构.     

Mn掺杂ZnO纳米线的制备及其光学性能研究

以Zn(CH_3COO)_2·2H_2O、KOH和MnCO_3为原料,采用水热法制备出ZnO纳米棒和Mn掺杂ZnO纳米线.利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、荧光光谱仪对样品的形貌、结构和光学性质进行了表征和分析.结果表明,制备的两组样品结构均为标准的六方纤锌矿结构,并沿c轴择优生长且均匀分布.纯的ZnO样品在375 nm附近发光性能较弱,在570 nm附近发光性能良好.而Mn掺杂ZnO样品在可见光区发光强度增强,并使紫外衍射峰峰位发生红移,最后讨论了样品的发光机理.     

Au对于ZnO(0001)面上Zn空位的影响

ZnO因其独特的光学性能和良好的电学特性,成为近几年来半导体研究领域中人们关注的热点材料.而在纳米尺度下,ZnO材料的热学、光学、磁学和电学性质更是表现出许多奇异特性,在许多领域有着重要应用,产业化前景看好,成为目前极具开发潜力的材料.如何制备、生长、利用功能型纳米ZnO材料组装高性能的微电子器件已成为当今人们研究的焦点课题.气相沉淀法(VLS)法是目前制备ZnO纳米结构的常用方法,利用活性剂对ZnO纳米结构生长进行控制是其显著特点.如Au,Cu,In等作为活性剂在制备ZnO纳米结构中起着重要作用,深入地了解这些元素在ZnO纳米结构生长过程中的作用,对于了解表面活性剂控制下的ZnO纳米结构的生长机理有重要意义.Meyer作了关于Cu在ZnO表面的研究[1],Northup和Neugebauer研究了In/ZnO体系[2],我们小组也进行了Au在ZnO极性面上吸附的第一性原理研究[3].     

ZnO薄膜形貌的可控合成及其光催化性能研究

采用两步合成法在硅片基底上生长了ZnO纳米阵列.通过在反应溶液中添加不同量的丙醇,可以对ZnO纳米阵列的形貌进行有效的控制.利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、光致发光光谱(PL)、紫外可见漫反射光谱仪(DRS)等手段对获得样品的结构、形貌和光学性能进行了表征.另外,对不同形貌的ZnO纳米阵列在紫外灯下光催化降解罗丹B的活性进行测试研究.     

ZnO纳米棒光学性质的调制及其稳定性

采用醋酸锌和六亚甲基四胺为源,95℃下在生长ZnO籽晶的玻璃衬底上生长了大面积分布均匀的ZnO纳米棒阵列.用X射线衍射仪、扫描电镜和光谱仪分析了纳米棒的结构、形貌和光学性质,研究了溶液中Zn2+的浓度及其与六亚甲基四胺的相对比例对纳米棒性能的影响.结果表明,纳米棒的尺寸和性能对溶液中Zn2+离子和六亚甲基四胺的浓度及相对比例非常敏感,通过调制他们的浓度与比例可以有效地调制纳米棒的尺寸与性能.当Zn2+与六亚甲基四胺的比例一定时,增大Zn2+的浓度促进纳米棒的择优生长;在一定的Zn2+浓度的溶液中,增大六亚甲基四胺的浓度,ZnO纳米棒的长度和直径都随之增大,ZnO纳米棒有非常良好的c轴择优取向,趋向于沿垂直于衬底的方向生长,同时纳米棒的紫外荧光增强,可见区荧光减弱.350℃下退火20min后,纳米棒阵列的紫外荧光减弱.     

利用人工结构表面改善纳米吸波材料的吸波性能

研究了如何利用金属人工结构表面(Meta-surface,MS)的频率特性来改善纳米吸波材料的低频吸波性能.利用等效电路和传输线理论分析了MS和纳米吸波材料涂层双层结构的微波反射特性.采用基于有限元方法的电磁波全波分析软件设计并仿真分析了MS的结构和尺寸,实际制作了MS和纳米吸波材料涂层双层结构,测量了微波反射性能.理论分析和实验研究表明,利用MS可以明显改善纳米吸波材料涂层的吸波性能,改善纳米吸波材料的低频吸波性能.     

ZnO/TiO_2分级纳米结构的制备及气敏性能

采用静电纺丝法和水热法制备了ZnO/TiO_2分级纳米结构,利用扫描电子显微镜和X射线衍射仪对材料的表面形貌和晶体结构进行了表征,并研究了ZnO/TiO_2分级纳米结构传感器的气敏特性.结果表明,ZnO/TiO_2分级纳米结构是ZnO纳米锥柱阵列均匀生长在TiO_2纳米纤维的表面,且水热法生长ZnO纳米锥柱阵列的过程未改变TiO_2纳米纤维的晶体结构.与ZnO纳米锥柱和TiO_2纳米纤维气敏元件相比,ZnO/TiO_2分级纳米结构气敏元件具有更高的灵敏度,且对丙酮具有较好的选择性.     

退火温度对纳米ZnO结构和形貌的影响

通过溶胶-凝胶法制备出不同形貌的ZnO纳米结构.详细研究了退火温度对ZnO纳米结构形貌的影响.结果表明退火温度对ZnO纳米结构的形貌有很大的影响.从扫描电镜结果看,900℃可以形成ZnO纳米棒,长度在2～3 gm,直径在200 nm左右.而且还讨论了ZnO纳米结构的生长机制.     

ZnO纳米晶体的同轴送氧激光制备及其特性

利用场发射扫描电子显微镜、X射线衍射仪以及X射线能谱仪等试验方法对同轴送氧CO2连续激光制备的ZnO纳米晶体的形貌、组成成分以及相结构进行了分析．研究结果表明：同轴送氧激光辐射能够制备梅花状纳米晶体、四足晶体、纳米盘、纳米线等不同的纳米晶体；在不同的激光参数作用下，能够产生纯度很高的结构和性质相同的ZnO纳米晶体；并且ZnO纳米线阵列沿着金属锌板厚度生长，保持着自然的生长方向，有利于氧化锌晶体的提取，从而建立了一种制备ZnO纳米晶体的方法。     

ZIF-8衍生的ZnO与RGO复合材料的制备及其电磁波吸收性能

以ZIF-8与氧化石墨烯(GO)为前驱体,采用溶剂热法和碳化法得到ZnO/RGO复合材料.用X射线衍射、扫描电镜和透射电镜测试手段,对制备的ZnO/RGO复合材料的结构与物相进行表征,用矢量网络分析仪测量复合材料的电磁参数(复介电常数和复磁导率),通过反射损耗(RL)公式得到不同厚度样品的RL值.结果表明:煅烧温度为700℃的样品在2~18GHz具有良好的吸波性能;吸波层厚度为4mm、频率为17.2GHz时,RL小于等于-10dB的频率宽为1.0GHz(16.8~17.8GHz),此时的RL达到最小值-22.9dB.     

纳米银与纳米氧化锌混合物的抗菌活性

采用常温还原法合成纳米银及微波超声波组合法合成纳米氧化锌样品,运用X线粉末衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）及UV—Vis光谱对样品的组成及形貌进行表征．将纳米银与纳米氧化锌进行混合,采用菌落计数法测定混合物对大肠杆菌（E．coli）和金黄色葡萄球菌（S．a／Are／AS）的抑菌活性．结果表明,所合成样品为分散性好的5nm银颗粒及均一棱柱状结构的纳米氧化锌．二者混合物在银含量减少一半时对两种细菌的抗菌活性明显高于单独的纳米银或纳米氧化锌,表明混合物中纳米银和纳米氧化锌在抗菌时发挥了协同作用．     

氧化锌分级纳米结构的控制合成及光致发光性能研究(英文)

通过改变前驱物碱式碳酸锌的结晶度、尺寸和形貌,控制合成了分别由剑状晶须和纳米片自组装而成的多角星星形和花形氧化锌分级纳米结构。运用X-射线衍射和场发射电镜两种技术手段对所得产物进行了表征,并研究了产物的光致发光性能。在氧化锌分级纳米结构的形成过程中,前驱物碱式碳酸锌起到了重要的作用。     

Synthesis and Optical Property Study on ZnO Nanostructures Via Vapor Phase Growth

Nanostructural zinc oxide films have been synthesized via vapor phase growth by heating pure zinc powder. Scanning electron microscopy (SEM) images and X-ray diffraction (XRD) results showed that four kinds of morphologies ZnO nanostructures namely nanowires, well-aligned nanorods, nanofeathers and hexagonal nanorods were formed and all of wurtzite structural crystals. The results indicated that the temperature and substrate play an important role in the formation of different morphologies of ZnO nanostructures. The photoluminescence (PL) measurement was carried out for the wellaligned nanorods ZnO sample and blue emission peaks at 420 and 444 nm have been observed at room temperature. And the blue emission mechanism is discussed.     

四角状和线状氧化锌纳米结构的制备及场发射特性

700 ℃下，利用热蒸发方法制得四角状和线状氧化锌纳米结构.实验中通过采用不同的反应源以及改变反应时氧气的相对含量来研究这些因素对氧化锌产物的影响.场发射测试展示并比较了这两种不同形貌和尺寸氧化锌的场发射特性.     

树枝状CdS纳米结构的合成及光学性质

分别以丙烯基硫脲和五水氯化镉为硫源及镉源,利用水热法合成了树枝状CdS复杂纳米结构,利用X射线衍射谱、场发射扫描电子显微镜、透射电子显微镜、高分辨电子显微镜和电子衍射等对产物的形貌和结构进行表征.利用室温荧光光谱和紫外-可见光吸收谱对产物的光学性质进行研究.结果表明,所得产物是六方晶系的CdS,并且树枝状CdS是单晶.研究了不同硫源和镉源对产物形貌的影响,同时对树枝状CdS复杂纳米结构的形成机制进行了探讨.     

Improved ethanol, acetone and H2 sensing performances of micro-sensors based on loose ZnO nanofibers

Both one-dimensional nanostructures and porous nanostructures are benefit to the sensing enhancement of semiconducting functional materials.The present paper shows an effective route to combining the advantages of these two nanostructures for a novel type of ZnO nanomaterials.Basically,a pore-forming material is employed in an electrospinning method,and the products are characterized by X-ray powder diffraction(XRD),energy dispersive X-ray spectroscopy(EDX),and transmission electron microscopy(TEM).The obtained materials are loose ZnO nanofibers,which own both porous and one-dimensional nanostructures.Micro-sensors are fabricated by sputtering and etching techniques,and the as-prepared nanofibers are used as the functional materials in them.The sensors show improved sensing properties both in sensitivity and response-speeds.The sensitivity is enhanced from 4 to 8 and the response time is shortened from 14 to 10 s when the sensors are exposed to 100 μL/L ethanol at 260℃.Similar results are also observed in acetone and H2 sensing tests.These enhancements are based on the one-dimensional and porous nanostructures of the nanofibers.     

掺铟氧化锡“之”字形纳米线结构及发光性能研究

掺铟氧化锡(ITO)是一种宽带隙透明导电半导体材料,广泛地应用于各种平板显示器和气敏元件等。该文利用碳热还原方法成功制备出铟掺氧化锡"之"字形掺铟氧化锡纳米线结构,借助X射线衍射分析仪、透射电子显微镜、场发射扫描电子显微镜以及能谱分析观测纳米线的结构形貌以及成分分析,提出了一种"之"字形结构可能的形成模型,并进一步研究了氧化铟锡在室温下的光致发光性能;光致发光光谱主要包含有5个发光峰,分别是紫光峰(400 nm)、蓝光峰(452 nm,470 nm)、青光峰(487 nm,497 nm)。