深色氧化锌的水热制备以及光学性能调变
发布时间：2021-12-12 10:27
太阳能的高效利用是最为活跃的研究领域之一。由于照射在地球表面的太阳能只有很小一部分得到了有效利用,因此,如何最大限度地利用太阳能是具有现实意义的问题。ZnO是典型的宽带隙半导体材料,具有吸收太阳全光谱能量并提高太阳能利用效率的潜力。但是ZnO对可见光的吸收效率不高,为了解决这个问题,一些科学家通过掺杂的手段,调整其能带结构,以增加对整个光谱范围内太阳光的吸收。而在本文中,在未掺杂情况下,我们用传统的水热合成法成功制备出了黑色ZnO材料。通过改变温度,ZnO的外观颜色从灰白色逐渐变化到棕色,最后完全变为黑色。为了研究颜色变化的原因,用SEM、TEM、X射线衍射仪、UV-vis谱以及PL谱等技术对制备的ZnO样品的形貌和光学性能进行了表征。取得的研究成果如下:1.系统研究了在水热法制备过程中影响ZnO材料颜色的工艺条件,包括生长温度、加热时间、H202的添加量、NaOH溶液浓度等。结果表明,改变生长温度和生长时间,ZnO样品的颜色会出现规律性的变化。而改变H202的添加量和NaOH溶液浓度,ZnO样品的颜色却没有显著的变化。2.光学性能表征结果显示,较高的生长温度和较长的生长时间可以显著降...
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１（ａ）四方岩盐矿晶格结构，（ｂ）立方闪锌矿结构，（ｃ）六方纤锌矿结构
在生长过程中不可能完全实现Ｚｎ：０为１：?１，因此不可避免的会有锌间隙与氧??空位缺陷，故它为ｎ型半导体＾一般而言，ＺｎＯ存在六种本征缺陷，包括氧空??位，锌空位，氧间隙，锌间隙，氧反位及锌反位缺陷［４５］。图１．２给出了?ＺｎＯ本征??缺陷的能级图［４６］。???????Ｅｃ??２．９ｅＶ??Ｅｇ?Ｘ??３．３２ｅＶ??ＵＶ?丄丄??３１８ｅｉ?Ｖ２ａ?Ｖ〇?Ｏｉ?〇ｒ？??３．０６ｅＶ?Ｌ６２ｅＶ?２．２８ｅＶ?２．３８ｅＶ?ｒ??Ｅｖ??图１．２?ＺｎＯ本征缺陷能级图。??表１．１所示为ＺｎＯ的物理特征参数。ＺｎＯ在水中难溶，但容易与酸和碱发生??化学反应，可作为化学添加剂在制造塑料、润滑油等工业产品时使用。另外，在??人们的生活中，也常常可以看到ＺｎＯ的身影，比如一些药膏甚至是食品中都含??有它。ＺｎＯ的纳米形貌种类繁多
得分辨率很高的晶格条纹相，从原子尺度上探索材电子衍射（ＳＡＥＤ）的结果，可以得到样品某一区域定性、定量分析后便可以更加系统地认识这一材料。??用的投射电子显微镜（ＨＲＴＥＭ）是由日本ＪＥＯＬ公１００Ｆ。??线衍射（ＸＲＤ）??射技术能够提供关于物质的精细尺度结构的各种信晶体结晶性、确定择优取向、材料的应力和应变以周期性震荡的静电场和电磁场组成。用高速电子撞射线管内产生特定波长的Ｘ射线。Ｘ射线光子从它射，球面波通过窗口准直器系统后，将以窄的准直束发生衍射，检测器同时收集相关的光学信号，经过光完整的记录下来（如图２．１）。??／?闳极??
【参考文献】：
期刊论文
[1]两步水热法制备枝干状ZnO纳米结构的研究[J]. 周雄图,林锑杭,曾祥耀,张永爱,郭太良. 功能材料. 2013(21)
[2]苝四甲酸二酐有机单晶纳米结构的制备及形成机理的研究[J]. 韩玉岩,曹亮,徐法强,陈铁锌,郑志远,万力,刘凌云. 物理学报. 2012(07)
[3]MBE法生长ZnO纳米线阵列的结构和光学性能[J]. 郑志远,陈铁锌,曹亮,韩玉岩,徐法强. 无机材料学报. 2012(03)
[4]高度均一ZnO纳米梭的水热法制备及其性能[J]. 阚保涛,汪鑫,叶春丽,吕建国,叶志镇. 发光学报. 2011(12)
[5]LMBE法生长ZnO薄膜的结构和光学性能[J]. 张一清,王长征,张培明,郑立波,肖效光,张栋. 功能材料. 2008(06)
[6]我国能源现状及可再生能源开发问题[J]. 邵强. 西部探矿工程. 2005(04)
[7]单晶ZnO纳米线的合成和生长机理研究[J]. 李宗木,徐法强,孙秀玉,张文华,徐向东,徐彭寿,吴自玉. 化学物理学报. 2005(01)
[8]PEG辅助氧化锌纳米棒的水热法制备[J]. 陶新永,张孝彬,孔凡志,林森,程继鹏,黄宛真,李昱,刘芙,许国良. 化学学报. 2004(17)
[9]用等离子体辅助分子束外延生长氧化锌单晶薄膜[J]. 梁红伟,颜建锋,吕有明,申德振,刘益春,赵东旭,李炳辉,张吉英,范希武,范景田. 发光学报. 2004(02)
[10]紫外可见光谱在生物无机化学中的应用[J]. 薛萍,郑文杰. 广州化工. 2002(04)
博士论文
[1]Fe族磁性薄膜的电化学沉积、结构及性能研究[D]. 李宗木.中国科学技术大学 2007
硕士论文
[1]单根氧化锌纳米线表面与应力效应的阴极荧光谱研究[D]. 薛海舟.中国科学技术大学 2009
本文编号：3536508
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１（ａ）四方岩盐矿晶格结构，（ｂ）立方闪锌矿结构，（ｃ）六方纤锌矿结构
在生长过程中不可能完全实现Ｚｎ：０为１：?１，因此不可避免的会有锌间隙与氧??空位缺陷，故它为ｎ型半导体＾一般而言，ＺｎＯ存在六种本征缺陷，包括氧空??位，锌空位，氧间隙，锌间隙，氧反位及锌反位缺陷［４５］。图１．２给出了?ＺｎＯ本征??缺陷的能级图［４６］。???????Ｅｃ??２．９ｅＶ??Ｅｇ?Ｘ??３．３２ｅＶ??ＵＶ?丄丄??３１８ｅｉ?Ｖ２ａ?Ｖ〇?Ｏｉ?〇ｒ？??３．０６ｅＶ?Ｌ６２ｅＶ?２．２８ｅＶ?２．３８ｅＶ?ｒ??Ｅｖ??图１．２?ＺｎＯ本征缺陷能级图。??表１．１所示为ＺｎＯ的物理特征参数。ＺｎＯ在水中难溶，但容易与酸和碱发生??化学反应，可作为化学添加剂在制造塑料、润滑油等工业产品时使用。另外，在??人们的生活中，也常常可以看到ＺｎＯ的身影，比如一些药膏甚至是食品中都含??有它。ＺｎＯ的纳米形貌种类繁多
得分辨率很高的晶格条纹相，从原子尺度上探索材电子衍射（ＳＡＥＤ）的结果，可以得到样品某一区域定性、定量分析后便可以更加系统地认识这一材料。??用的投射电子显微镜（ＨＲＴＥＭ）是由日本ＪＥＯＬ公１００Ｆ。??线衍射（ＸＲＤ）??射技术能够提供关于物质的精细尺度结构的各种信晶体结晶性、确定择优取向、材料的应力和应变以周期性震荡的静电场和电磁场组成。用高速电子撞射线管内产生特定波长的Ｘ射线。Ｘ射线光子从它射，球面波通过窗口准直器系统后，将以窄的准直束发生衍射，检测器同时收集相关的光学信号，经过光完整的记录下来（如图２．１）。??／?闳极??
【参考文献】：
期刊论文
[1]两步水热法制备枝干状ZnO纳米结构的研究[J]. 周雄图,林锑杭,曾祥耀,张永爱,郭太良. 功能材料. 2013(21)
[2]苝四甲酸二酐有机单晶纳米结构的制备及形成机理的研究[J]. 韩玉岩,曹亮,徐法强,陈铁锌,郑志远,万力,刘凌云. 物理学报. 2012(07)
[3]MBE法生长ZnO纳米线阵列的结构和光学性能[J]. 郑志远,陈铁锌,曹亮,韩玉岩,徐法强. 无机材料学报. 2012(03)
[4]高度均一ZnO纳米梭的水热法制备及其性能[J]. 阚保涛,汪鑫,叶春丽,吕建国,叶志镇. 发光学报. 2011(12)
[5]LMBE法生长ZnO薄膜的结构和光学性能[J]. 张一清,王长征,张培明,郑立波,肖效光,张栋. 功能材料. 2008(06)
[6]我国能源现状及可再生能源开发问题[J]. 邵强. 西部探矿工程. 2005(04)
[7]单晶ZnO纳米线的合成和生长机理研究[J]. 李宗木,徐法强,孙秀玉,张文华,徐向东,徐彭寿,吴自玉. 化学物理学报. 2005(01)
[8]PEG辅助氧化锌纳米棒的水热法制备[J]. 陶新永,张孝彬,孔凡志,林森,程继鹏,黄宛真,李昱,刘芙,许国良. 化学学报. 2004(17)
[9]用等离子体辅助分子束外延生长氧化锌单晶薄膜[J]. 梁红伟,颜建锋,吕有明,申德振,刘益春,赵东旭,李炳辉,张吉英,范希武,范景田. 发光学报. 2004(02)
[10]紫外可见光谱在生物无机化学中的应用[J]. 薛萍,郑文杰. 广州化工. 2002(04)
博士论文
[1]Fe族磁性薄膜的电化学沉积、结构及性能研究[D]. 李宗木.中国科学技术大学 2007
硕士论文
[1]单根氧化锌纳米线表面与应力效应的阴极荧光谱研究[D]. 薛海舟.中国科学技术大学 2009
本文编号：3536508
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