不同形貌氧化锌的制备、结构与性能

发布时间：2017-03-19 04:07

  本文关键词：不同形貌氧化锌的制备、结构与性能，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：纳米材料是纳米科学与纳米技术一个非常重要的研究领域。氧化锌(ZnO)作为一种重要的直接宽带隙半导体材料由于其独特的结构以及优异的电学、磁学、光电和压电性能,在纳米发电机、传感器、光电子器件和生物探测器等领域展现出了很好的应用前景,世界范围内受到了越来越多的关注。大量的研究表明,不同形貌、尺寸的ZnO微／纳米结构具有不一样的性质。因此可控合成不同ZnO微／纳米材料,研究与形貌、尺寸相关的性能是一项很有意义的工作。制备ZnO微／纳米结构的方法很多,例如采用物理气相沉积法(PVD)来制备ZnO纳米带,水热法制备ZnO微米球,分子束外延法(MBE)制备ZnO纳米线,磁控溅射法制备ZnO纳米棒等等。到目前为止,很少有关于蛋黄-蛋壳结构ZnO纳米结构的报道。 本论文采用溶液化学法制备出了具有不同形貌的柠檬酸锌微米球并以此为前驱体来制备蛋黄-蛋壳结构的ZnO纳米球。 (1)、将含有六水合硝酸锌(Zn(NO3)2-6H2O)、六亚甲基四胺(HMT)和柠檬酸钾(C6H5K3O7τH2O)的混合溶液于水浴90℃反应20分钟,然后将所得溶液在室温下陈化一定时间。当陈化时间从0小时增加到12小时时,制得的柠檬酸锌经历了从实心微米球到蛋黄-蛋壳结构微米球最后向空心微米球的演变过程。研究表明这种转变主要是基于陈化过程中溶液发生的Ostwald ripening过程。 (2)、以不同形貌的柠檬酸锌微米球为前驱体在600℃保温2小时制得了ZnO实心纳米球、蛋黄-蛋壳结构纳米球及空心纳米球。SEM和TEM的结果表明煅烧后所得ZnO纳米球的直径有一定程度减小,但柠檬酸锌的形貌被很好的保留。 (3)、同实心纳米球和空心纳米球相比,蛋黄-蛋壳结构ZnO纳米球具有最大的可见光发射强度和最高的光催化降解甲基橙效率。这分别是由于蛋黄-蛋壳结构内部表面存在最大数量的辐射中心以及该结构具有最大的比表面积所致。 (4)、采用水热法在Zn(NO3)2-DMAB(二甲铵硼烷)溶液中制备出了纺锤状结构和对称棒状结构ZnO,调节反应时间研究对称棒状结构ZnO的形成机理。通过添加不同类型可溶性盐对ZnO形貌进行调控,并研究其光致发光性能。
【关键词】：柠檬酸锌 氧化锌 蛋黄-蛋壳结构 光致发光性能 光催化性能
【学位授予单位】：兰州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TB383.1;O614.241
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 引言8-18
• 1.1 纳米材料简介8-10
• 1.2 ZnO纳米材料简介10-13
• 1.2.1 ZnO的结构和性质10-12
• 1.2.2 ZnO纳米材料的制备方法12-13
• 1.3 ZnO纳米材料研究进展13-14
• 1.4 本论文选题依据及研究内容14-16
• 文献参考16-18
• 第二章 样品的制备和表征18-25
• 2.1 样品的制备18-20
• 2.1.1 化学试剂和仪器18-19
• 2.1.2 溶液法制备不同形貌、尺寸ZnO纳米结构19
• 2.1.3 水热法制备不同形貌、尺寸ZnO微纳米结构19-20
• 2.2 样品的表征20-25
• 2.2.1 X射线衍射(XRD)20
• 2.2.2 场发射扫描电子显微镜(FESEM)20-21
• 2.2.3 透射电子显微镜(TEM)21-22
• 2.2.4 紫外-可见分光光度计22
• 2.2.5 傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析22-23
• 2.2.6 差热/热重分析(TG/DTA)23-24
• 2.2.7 Raman光谱24-25
• 参考文献25-26
• 第三章 蛋黄-蛋壳结构氧化锌纳米球的制备、结构与性质26-41
• 3.1 前言26-27
• 3.2 柠檬酸锌微米球前驱体的制备、形貌及形成机理27-33
• 3.2.1 柠檬酸锌微米球前驱体的制备27
• 3.2.2 柠檬酸锌微米球前驱体的结构形貌27-30
• 3.2.3 不同形貌柠檬酸锌微米球的红外分析30-31
• 3.2.4 柠檬酸锌微米球形貌转变机理31-32
• 3.2.5 柠檬酸锌的TG-DTA分析32-33
• 3.3 不同形貌ZnO的制备、形貌及性能研究33-39
• 3.3.1 不同形貌ZnO的制备33
• 3.3.2 ZnO的结构形貌33-36
• 3.3.3 ZnO的性能研究36-39
• 3.3.3.1 光致发光性能36
• 3.3.3.2 光催化性能36-39
• 参考文献39-41
• 第四章 水热法制备不同形貌的氧化锌41-52
• 4.1 前言41-42
• 4.2 孪生结构ZnO的制备、形貌及形成机理42-46
• 4.2.1 孪生结构ZnO的制备42
• 4.2.2 孪生结构ZnO的形貌及形成机理42-46
• 4.3 可溶性盐对ZnO形貌的影响46-49
• 4.4 不同形貌ZnO的光致发光性能49-51
• 参考文献51-52
• 第五章 结论与展望52-53
• 硕士论文工作期间的学术成果53-54
• 致谢54

【引证文献】

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1 段积红;Heusler合金Co_2FeZ（Z=Sn，Al，Si）的电化学法及固相反应法制备研究[D];兰州大学;2013年

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本文编号：255502