不同衬底对CBD法制备ZnO纳米棒阵列的影响

采用化学溶液沉积（CBD）法在3种不同衬底上生长ZnO纳米棒阵列, 并利用X射线衍射(XRD)、  扫描电子显微镜(SEM)、 原子力显微镜(AFM)和光致发光(PL)谱研究纳米棒的结构、 形貌和光学特性.  结果表明: 产物均为ZnO纳米棒状结构且均匀分布在衬底上, 其中在氧化铟锡(ITO)导电玻璃衬底和玻璃衬底上生长的ZnO结晶质量优于在硅衬底上生长的样品, 而纳米棒在玻璃衬底上的覆盖密度最大且取向均一; 在Si衬底上生长纳米棒的发光性能最好; 3个样品的紫外峰位均发生微小移动, 这是由于纳米棒尺寸不同导致应力发生变化所致.      

水溶液的化学方法生长ZnO纳米棒的研究

用直接共沉淀法从水溶液中直接合成了ZnO纳米棒,用X射线衍射谱(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)分析了ZnO纳米棒的结构、形态.研究了金属离子和稳定剂浓度及相对比例、生长衬底和生长时间对纳米棒形态和尺寸的影响.用直接共沉淀法从水溶液中在玻璃衬底上生长的纳米ZnO基本都为棒状结构,在Si衬底上生长的纳米ZnO出现了棒状、十字架状和树枝状等多种形状,而在石英衬底上生长的纳米ZnO,出现对称性非常好的球形的ZnO.改变稳定剂HMT与醋酸锌的比例,发现ZnO的平均尺径主要和醋酸锌的浓度有关,随着醋酸锌浓度的降低,纳米棒的尺寸减小,相应的纳米棒的密度随之降低.在生长过程中,开始生长1～2分钟,衬底上只有一层形貌不明显的泥状ZnO,生长延长到10分钟后,出现垂直衬底生长的ZnO纳米棒,同时周围存在一层泥状物,1小时后的纳米棒与生长10分钟的没有发生改变,只是泥状物消失.     

应用梯形纳米结构增强纳米棒表面电场

棒状纳米结构作为衬底,已经被广泛地用于表面增强拉曼散射.为进一步增强纳米棒表面电场,从而提高被探测分子的拉曼信号强度,本文设计了梯形-棒状纳米结构.应用梯形纳米结构中电子的纵向振动所产生的电场激发纳米棒中电子的横向振动,实现纳米棒表面电场级联增强的效果.另外,本文还研究了梯形-棒状纳米结构的形貌参数对其表面等离子体共振的影响.     

棒状纳米氧化锌的控制制备及其对苯酚的降解

通过水热方法控制制备了棒状纳米氧化锌光催化剂，采用X射线衍射（XRD）、电子透射电镜(TEM)、BET比表面积测试、激光粒度分布等测试手段对产物结构和形貌进行了表征。以苯酚废水为目标降解物，研究并比较棒状纳米氧化锌光催化剂对苯酚的光降解性能。结果表明，通过调控制备条件，可以得到一系列不同尺寸、不同长径比的棒状纳米氧化锌光催化剂，该工艺简单，易于放大，其光催化活性随比表面积变大而提高。光催化反应120 min 时，棒状纳米氧化锌光催化剂对苯酚的降解率均可达到80%以上，优于目前应用最广泛的光催化剂Degussa P25。     

影响氧化锌纳米材料场发射性能的因素

采用物理气相沉积的方法通过控制生长参数,在硅衬底上获得不同形貌的氧化锌纳米阵列.在金属场发射系统中测量了它们的场致电子发射性能,发现阴极发射电流不稳定主要是由于氧化锌纳米阵列的不均匀性造成的.采用高压励炼技术可以增强氧化锌场发射的稳定性,使电流波动明显降低.此外,形貌对氧化锌纳米阵列的场发射电流密度和阈值电压有明显影响,而且不同形貌的氧化锌纳米阵列的抗溅射能力也不相同.     

表面活性剂对氧化锌微纳米晶形貌及光致发光性能的影响

以硝酸锌、氢氧化钠为原料,采用水热法制备出氧化锌微纳米晶,并研究了表面活性剂对氧化锌微纳米晶形貌的影响,探讨了不同形貌氧化锌微纳米晶的生长机理。采用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）以及光致发光谱（PL）等测试手段对产物的结构、形貌和光学性能进行了表征。结果表明,借助表面活性剂CTAB、SDBS、PVPK90可分别制得片状、棒状和花状纤锌矿型氧化锌微纳米晶,3种形貌的氧化锌微纳米晶均具有光致发光特性,尤其片状ZnO微纳米晶的光致发光峰最强。     

水热构筑管状ZnO及其形成机理

作者采用低温水热法在硅衬底上生成了微米级管状ZnO,利用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)分析样品的形貌和物相结构.在不同温度下对样品进行了热处理,实验结果表明,在723K下ZnO微管的结晶性能最佳.初步探索了此管状结构的形成机理溶液中先形成ZnO的球形颗粒并沉积在衬底上,然后形成中空结构,最终生长为六棱管状结构.     

掺铝氧化锌薄膜的光电性能

采用直流磁控溅射技术,以氧化锌铝陶瓷靶为靶材,在玻璃衬底上制备掺铝氧化锌薄膜,研究不同工艺参数对薄膜组织结构、光学性质和电学性质的影响。从薄膜的结构、载流子浓度和迁移率等方面分析掺铝氧化锌薄膜的透射率和电阻率的变化机理。研究结果表明:掺铝氧化锌薄膜具有六角纤锌矿结构且呈c轴择优取向,晶粒垂直于衬底方向柱状生长,衬底温度和氧分压对薄膜的电阻率和透射率具有很大影响。在衬底温度为200℃、氧气与氩气的分压比为1%时,薄膜具有最优电阻率和平均透射率,分别达到1.13×10-3Ω.cm和86.5%。     

纳米碳纤维微观结构的高分辨电镜研究

从纳米碳纤维中切取横切面薄膜，用高分辨电镜研究纤维的微观结构，结果说明：材料的试样中纤维是实心的，而不是管状的；判断纳米碳纤维是管状的还是实习棒状，应该在高分辨电镜下从横切面研究纳米碳纤维的微观结构；同一试样中纳米碳纤维的直径可能不同。     

衬底对ZnO纳米结构形貌和性质的影响

通过同一次热蒸发实验在三种完全不同的衬底上(石英,铜箔和单晶硅)制备了不同的Zn O纳米结构材料,采用X射线衍射仪,扫描电子显微镜,拉曼光谱仪和光致发光谱仪分别分析Zn O纳米结构材料的形貌和光学性质。结果显示,在3种不同衬底上的样品具有不同的形貌,这些形貌分别是无定形状、梳状和棒状。光致发光谱结果表明,Zn O纳米结构材料在紫外(380~390 nm)、蓝光(470~490 nm)、绿光(500~550 nm)和橙光(610~620 nm)有发光中心带。初步可以判断,衬底的材料类型对Zn O纳米结构和光学特性有非常重要的影响。     

柱状和蝌蚪状ZnO纳米结构的制备方法研究

本研究中采用直接蒸发锌粉的方法,在硅基底上制备了ZnO纳米结构。实验结果表明,温度条件分别为550℃和n600℃时可以得到ZnO纳米柱和ZnO纳米蝌蚪。Raman光谱分析知,所得的两种ZnO结构均为六角纤锌矿结构。实验中制备的纳米结构的纯度很低,缺陷很少。     

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.     

Cu衬底上ZnO纳米结构及其光催化性能分析

采用两步电化学沉积法在Cu衬底上沉积得到ZnO纳米结构薄膜。用X-射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）对其结构及形貌进行表征,发现先在Cu衬底上沉积一层Zn致密膜,更有利于在其表面上得到附着力强、形貌较好的ZnO纳米结构膜。系统考察了沉积温度和沉积时间等工艺参数对ZnO纳米结构的影响。结果表明,沉积温度和沉积时间对晶体结构和形貌有显著影响,通过对工艺进行适宜控制可以得到结晶性良好的六方纤锌矿型ZnO纳米结构膜。以罗丹明B为目标有机污染物,分析了ZnO膜的光催化性能,表明所制备的ZnO膜可以作为光催化剂,其光催化效率可达到72.4%。     

特殊形貌纳米氧化锌的吸波性能研究

纳米ZnO作为一种新型吸波材料受到广泛关注,但对非c轴生长的ZnO纳米结构材料的吸波性能还缺乏系统研究.为了探讨ZnO纳米晶体的形貌对其吸波性能的影响,在熔盐、类离子液体等强极性介质中,合成了枝晶状、片状、锥状等非c轴生长的ZnO纳米结构材料,用XRD、SEM、TEM等对其物相、形貌进行了表征,对不同形貌的ZnO纳米结构材料的电磁性能与吸波性能进行了系统的分析,并与商品ZnO微粉的吸波性能进行了比较.结果表明,ZnO纳米片的吸波效果较好.复合了磁性材料后,ZnO的吸波性能有明显提高.     

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。     

超声化学制备ZnO单分散纳米球及光学性能

以Zn（CH3COO）2.2H2O为锌源、三乙醇胺（TEA）为碱源,通过无模板超声化学技术制得了大面积单分散的纳米ZnO多孔球和实心球.产品用XRD、FESEM、IR、UV-vis吸收光谱和光致发光光谱对所制得的ZnO样品进行了结构、形貌和光学性质的测试.通过调控TEA浓度,可获得由20～25 nm的粒子组装成的ZnO多孔球和实心球,多孔球的直径为120～260 nm,实心球的直径为200～340 nm.对球形ZnO纳米结构的生长过程进行了探讨.     

Immobilized ZnO based nanostructures and their environmental applications

In the research of semiconductor metal oxides, zinc oxide (ZnO) nanomaterials have been committed to design and exploration because of their unique physical and chemical properties. ZnO has many structural characteristics and has considerable practical applications in the field of environmental technology. However, ZnO nanomaterials used for environmental functions are often presented in the form of powders. After use, they need to go through recovery processes such as centrifugation and filtration, which is also easy to cause secondary pollution. The above problems can be avoided by fixing ZnO nanostructures on substrates to form easily movable materials. Here, we present a review of our work and some others on the different synthetic strategies, formation mechanism, modification, performance and diversifications of immobilized ZnO based nanostructures, and highlight their photocatalytic related activities for environmental remediation. Various immobilized ZnO based nanostructures including nanorod arrays, 3D nanostructures, and composite heterostructures have been focused. We hope it may serve as a useful reference for researchers interested in immobilized semiconductor nanostructures and their photocatalysis and other environmental applications.     

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.     

Field emission characteristics of ZnO nanotetrapods and the effect of thermal annealing in hydrogen

Large-scale tetrapod-like ZnO nanostructures have been synthesized using a thermal chemical vapor deposition method on a silicon substrate. The high-purity nanotetrapods show sharp tips geometry with a wurtzite structure. The field emission properties of the uniform ZnO nanostructural material are investigated at different anode-cathode distances. The turn-on field for the ZnO nanotetrapods is found to be about 3.7 V/μm at a current density of 1 μA/cm^2. The field emission behavior obeys Fowler-Nordheim relationship. More importantly, the field emission properties are improved after annearing in hydrogen, and therefore high emission current and low turn-on field are obtained. These results indicate that tetrapod-like ZnO nanostructures are a promising candidate for cold cathode emitters.