Au催化ZnO納米結(jié)構(gòu)的制備與研究.pdf

1、納米科技將是21世紀(jì)的主導(dǎo)科學(xué)技術(shù)，而納米材料則是納米技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)，由于納米材料獨(dú)特的物理和化學(xué)性質(zhì)及其在許多領(lǐng)域展示的潛在的重要應(yīng)用前景，使得納米材料已經(jīng)成為當(dāng)今科學(xué)研究的前沿和熱點(diǎn)。而ZnO(室溫下禁帶寬度為3.37 eV)在科學(xué)研究與技術(shù)應(yīng)用中被認(rèn)為是最重要的半導(dǎo)體材料之一。研究者已經(jīng)利用濕化學(xué)法、電化學(xué)沉積法、模板法、射頻磁控濺射法、金屬有機(jī)氣相外延法等制備出包括納米線、納米環(huán)、納米帶、納米棒和納米管等多種形貌的ZnO納米結(jié)構(gòu)

2、。 我們研究小組利用一種簡單有效的方法成功制備出平直多孔ZnO納米帶、折線狀多孔ZnO納米帶、鏈狀ZnO納米結(jié)構(gòu)。利用X射線衍射(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、場發(fā)射透射電鏡(FETEM)和光致發(fā)光譜(PL)等測試手段詳細(xì)分析了ZnO納米材料的結(jié)構(gòu)、組分、形貌和光致發(fā)光特性。初步探討了極性取向生長效應(yīng)在ZnO納米結(jié)構(gòu)的生長過程中所起的特殊作用，并對ZnO納米結(jié)構(gòu)的成長機(jī)制進(jìn)行了研究。 1.平直多孔ZnO納米帶

3、 成功制備出具有光滑表面和高密度孔的平直多孔ZnO納米帶，這種簡單的方法制備出的單晶多孔ZnO納米帶具有產(chǎn)量高、結(jié)晶好、成本低、發(fā)光特性好等特點(diǎn)。在我們的試驗(yàn)中，樣品具有較高的發(fā)光強(qiáng)度比(Iuv：Ivs≈10)，并且沒有發(fā)現(xiàn)其他明顯的發(fā)光峰，說明所制備的平直多孔ZnO納米帶具有良好的光學(xué)特性。對平直多孔ZnO納米帶的生長過程進(jìn)行了討論，突出了ZnO極性取向生長效應(yīng)在平直多孔ZnO納米帶成核與生長過程中的重要作用，這種長有大量納米孔具有

4、極高表面體積比的ZnO納米結(jié)構(gòu)具有很高的潛在應(yīng)用價值。 2.折線狀多孔ZnO納米帶 制備出新穎的折線狀多孔ZnO納米帶，其拐角處為118°，納米帶按照[0001]到[0111]方向周期性變化生長。折線狀多孔ZnO納米帶表面光滑而且生長有大量孔洞。應(yīng)用X射線衍射(XRD)，電子顯微鏡(SEM，SEM，F(xiàn)ETEM)，熒光光度計等對樣品的結(jié)構(gòu)、形貌和光致發(fā)光等特性進(jìn)行測試。討論了這種特殊的ZnO納米結(jié)構(gòu)的生長機(jī)制，其中，生長因

5、素(例如外部生長溫度、分壓、過飽和度等)的細(xì)微變化會擾亂比較活躍的生長表面及其化學(xué)勢能，因而，比較活潑的生長表面會被改變，例如纖鋅礦結(jié)構(gòu)ZnO中由最活潑的[0001]生長面到相對較弱的[0111]生長面的周期性改變，最終形成折線狀多孔ZnO納米帶。 3.鏈狀ZnO納米結(jié)構(gòu) 成功合成出鏈狀ZnO納米結(jié)構(gòu)，在這種特殊納米結(jié)構(gòu)的生長過程中，硝酸銀分解的產(chǎn)物起了重要的作用，H鍵、Ag—O鍵、N—O鍵、H—O鍵等極性鍵和氧源(O2