水熱法合成氧化鋅納米結構及其應用.pdf

1、本文采用ZnCl2溶液和濃氨水(25﹪)，利用一種簡單的水熱法合成了不同形貌的氧化鋅(ZnO)納米/微米結構。同時對于ZnO納米結構在場發(fā)射、生物傳感器、氣體傳感器和光開關等方面的應用做了探討。本論文的主要內容及創(chuàng)新點如下： 1.通過適當改變實驗條件，如溶液濃度、反應時間、襯底、溶液pH值、反應溫度等等，我們得到了ZnO納米線、納米棒、納米餅、納米針以及納米管等。同時，我們對實驗條件與形貌之間的關系進行了定性分析。 2.

2、對管狀ZnO的形成機理進行了詳細的研究。 3.利用氨水和氯化鋅溶液進行水熱反應制得了ZnO納米管陣列。測試了ZnO納米管陣列的場發(fā)射特性。在電流密度為0.1μA/cm2，場發(fā)射的開啟電場為7.0V/μm。同時，場發(fā)射電流密度達到1mA/cm2時的偏致電場為17.8V/μm。場增強因子β估算為910。在24小時的測試中，在15V/μm的測試電場下，發(fā)射電流密度變化在10﹪以內。ZnO納米管的場發(fā)射顯示出較好的穩(wěn)定性。穩(wěn)定的場發(fā)射行

3、為應該與生長在襯底上均一高度的納米管陣列有關。均一高度的ZnO納米管高度確保了在測試時發(fā)射體上電場的均勻分布，從而保證了場發(fā)射電流的穩(wěn)定。 4.利用水熱分解法制備了ZnO納米棒，并在此納米棒上固定葡萄糖氧化酶(GOx)從而制成了葡萄糖生物傳感器。在pH7的PBS緩沖液中，負電性的GOx通過靜電吸附被固定在正電性的ZnO納米棒上。在電勢+0.8V(對Ag/AgCl參比電極)，該生物傳感器的靈敏度是23.1μAcm-2mM-1，響應

4、時間小于5秒，實驗檢出下限為0.01mM，線性測量范圍為0.01mM到3.45mM，表觀米氏常數(shù)是2.9mM。我們的結果表明ZnO納米棒可以有效地固定GOx并保持其生物活性。由于ZnO納米棒的較大的比表面積、生物兼容性和較高的電子傳輸特性，因而可以對于GOx的裝載和穩(wěn)定其生物活性提供一個有利的微觀環(huán)境。 5.通過水熱法制備了基于ZnO納米棒的氣體傳感器。該傳感器對于H2、NH3、CO、NO等氣體有比較靈敏的反應。尤其對于500p