ZnS和ZnO納米材料的低溫液相制備和形成機理研究.pdf

1、目前，有關(guān)ZnS、ZnO納米材料的研究已經(jīng)成為國際上半導(dǎo)體材料研究領(lǐng)域的熱點之一。在短短的幾年時間內(nèi)，ZnS、ZnO納米材料的研究已經(jīng)取得了長足的進步。對ZnS、ZnO納米材料的制備大體可分為物理法和化學(xué)法兩類，其中基于溶液的化學(xué)合成方法由于操作簡單、不需要貴重儀器、價格低廉等優(yōu)點受到納米材料制備領(lǐng)域的青睞，但由于反應(yīng)物在溶液中反應(yīng)過程復(fù)雜，所以反應(yīng)結(jié)果不易控制，反應(yīng)機制仍待明確。 本文選擇ZnS、ZnO納米體系為研究對象，側(cè)重

2、于ZnS、ZnO納米材料的低溫液相化學(xué)制備，并通過調(diào)控反應(yīng)條件來控制產(chǎn)物的形貌。同時，溶液相中的這些無機晶體的生長過程和形成機理也是研究的重點。 本論文的主要研究內(nèi)容包括以下四個部分： 1.豐富和發(fā)展了溶劑熱反應(yīng)技術(shù)，利用水合肼作為溶劑，在溫和簡單的條件下，制備出均勻一致的纖鋅礦ZnS一維有序納米結(jié)構(gòu)：納米線束和納米棒束。在所制得的一維有序納米結(jié)構(gòu)中，納米線或納米棒生長方向一致，都沿著[001]方向生長。在實驗中可以通過

3、調(diào)節(jié)水合肼和蒸餾水的體積比，實現(xiàn)產(chǎn)物物相和形貌的控制合成。在考察實驗條件對產(chǎn)物物相和形貌影響的基礎(chǔ)上，探討了溶劑的作用和產(chǎn)物的形成機理。同時研究了產(chǎn)物的紫外吸收和光致發(fā)光性能。該反應(yīng)體系可以推廣到纖鋅礦ZnS其他納米結(jié)構(gòu)以及其他物質(zhì)一維有序納米結(jié)構(gòu)的制備方面。并且該工作對于選擇合適的溶劑實現(xiàn)Ⅱ-Ⅵ族半導(dǎo)體納米材料物相和形貌的控制合成方面具有一定的指導(dǎo)意義。 2.采用簡單的水熱方法制備出了一種新穎的ZnS自包裹核殼結(jié)構(gòu)。探討了自包

4、裹核殼結(jié)構(gòu)的生成過程，提出了可能的形成機理。并對產(chǎn)物的光致發(fā)光性能作了研究。該工作對于其他物質(zhì)自包裹核殼結(jié)構(gòu)的制備具有一定的借鑒意義。 3.發(fā)展了一種溫和的室溫化學(xué)液相法，制備出了一系列ZnO分級結(jié)構(gòu)。通過調(diào)節(jié)反應(yīng)時間和(或者)加入NaOH的量，控制合成了復(fù)雜花狀分級結(jié)構(gòu)、矩形狀分級結(jié)構(gòu)、球狀分級結(jié)構(gòu)和花狀分級結(jié)構(gòu)。以復(fù)雜花狀分級結(jié)構(gòu)為例，對分級結(jié)構(gòu)的形成機理以及產(chǎn)物隨反應(yīng)時間變化的原因作了較詳細地探討。同時研究了產(chǎn)物的光致發(fā)光