基于氧化鋅納米材料及其復(fù)合結(jié)構(gòu)的界面特性研究.pdf

1、由于納米材料具有更大的面積體積比,其表面特性影響甚至主導(dǎo)其光電性質(zhì),因此關(guān)于納米材料及其復(fù)合結(jié)構(gòu)的界面特性研究具有重要的理論意義與應(yīng)用價(jià)值。在各種納米材料中,鈀、氧化鋅和氧化亞銅及它們的復(fù)合結(jié)構(gòu)是研究熱點(diǎn)。它們的氫氣傳感、紫外光探測(cè)和光催化等性質(zhì)取決于界面及表面特性。本文利用飛秒激光還原法制備鈀膜,利用電化學(xué)法和化學(xué)氣相沉積法等制備一維氧化鋅納米材料,并與鈀或氧化亞銅構(gòu)成復(fù)合納米結(jié)構(gòu),研究上述材料與界面特性有關(guān)的氫氣傳感、光敏及光催化等

2、特性。
　　利用飛秒激光還原法制備了鈀膜,并研究了與其形貌有關(guān)的氫氣響應(yīng)。采用dip-coating法在玻璃襯底上形成醋酸鈀膜,利用飛秒激光將醋酸鈀還原為鈀膜。研究鈀膜的形貌和電阻率與其厚度間的關(guān)系,并分析鈀膜的形成機(jī)理。測(cè)量三個(gè)具有不同形貌的鈀膜對(duì)氫氣的響應(yīng)。建立一個(gè)模型并用于解釋與鈀膜形貌有關(guān)的氫氣響應(yīng)特性。
　　詳細(xì)分析了氧化鋅和金屬電極間的界面特性在金屬-氧化鋅-金屬結(jié)構(gòu)電輸運(yùn)中的主導(dǎo)作用。利用電化學(xué)法在鋅片表面生長

3、氧化鋅納米線膜,并制備基于氧化鋅納米線膜的電極-氧化鋅-電極結(jié)構(gòu)。將該結(jié)構(gòu)等效于兩個(gè)相向排列的金屬-氧化鋅肖特基結(jié),分別利用熱場(chǎng)發(fā)射、歐姆輸運(yùn)和熱發(fā)射模型描述反向肖特基結(jié)、氧化鋅和正向肖特基結(jié)中的電輸運(yùn)特性。測(cè)量該結(jié)構(gòu)在無光照和紫外光照射下的電流-電壓曲線,并分析反向肖特基結(jié)在金屬-氧化鋅-金屬結(jié)構(gòu)電輸運(yùn)中的主導(dǎo)作用。研究紫外光照射下反向結(jié)勢(shì)壘高度降低導(dǎo)致樣品對(duì)紫外光響應(yīng)的過程。
　　提出了水分子光電解模型,并解釋了與氧化鋅和金屬

4、電極間界面特性有關(guān)的紫外光響應(yīng)過程。測(cè)量氧化鋅納米線膜對(duì)紫外光的響應(yīng),并分別采用雙指數(shù)函數(shù)和單指數(shù)函數(shù)對(duì)其電流上升和下降過程擬合。將電流上升過程分解為快過程和慢過程。利用氧化鋅表面的氧脫附過程解釋快過程。對(duì)于慢過程,則提出氧化鋅表面水分子的光電解模型并用于解釋,并通過測(cè)量氧化鋅在不同濕度下的紫外光響應(yīng)驗(yàn)證該模型。
　　制備了鈀/氧化鋅復(fù)合納米材料,并研究了與鈀和氧化鋅間界面特性有關(guān)的氫氣響應(yīng)。利用化學(xué)氣相沉積法在梳狀電極間生長氧化

5、鋅納米線,利用飛秒激光還原法制備鈀納米粒子乙醇溶液,將其滴在氧化鋅納米線上并退火,實(shí)現(xiàn)二者有效復(fù)合。研究鈀/氧化鋅復(fù)合納米材料在室溫下對(duì) ppm量級(jí)氫氣的響應(yīng)能力,討論紫外光照射和溫度對(duì)其氫氣響應(yīng)的影響。建立包含氧化鋅表面的氧離子、鈀納米粒子和氫氣間相互作用的模型,并依據(jù)該模型討論該復(fù)合納米材料對(duì)氫氣的響應(yīng)機(jī)理。最后評(píng)估樣品對(duì)氫氣響應(yīng)的選擇性和穩(wěn)定性。
　　在不同襯底上制備了氧化鋅/氧化亞銅復(fù)合納米材料,并研究了與氧化鋅和氧化亞銅