ZnO微/纳米分级结构的合成及荧光、酒敏性能研究

摘要

随着纳米科技的发展，ZnO纳米材料在越来越多的领域得到应用。近年来人们试图寻求用最简单的方法制备各种形貌的ZnO纳米材料。本文用简单的溶液原位生长法以纤维、铜网、氧化铝陶瓷管为模板合成ZnO纳米棒构成的分级结构。
　　 具体的内容如下:
　　 一、利用溶液原位生长法以纤维（棉纤维、尼龙纤维、铜丝、银丝、头发）为模板合成了ZnO分级结构，ZnO纳米棒包覆生长在纤维（棉纤维、尼龙纤维、铜丝、银丝、头发）表面，构成ZnO纳米棒分级结构包覆纤维的同轴结构，所生长的ZnO纳米棒属于纤锌矿结构。通过高温煅烧可除掉织物纤维（尼龙），得到ZnO中空管状分级结构。
　　 二、通过溶液原位生长法以铜网为模板合成了ZnO网络结构，由ZnO纳米棒分级结构包覆纤维的同轴结构交叉构成网络。样品的透射、吸收谱表明样品具有较强的紫外屏蔽性，并计算得到其禁带宽度约为3.26eV。拉曼光谱显示合成的ZnO纳米结构为纤锌矿结构，有明显的缺陷峰。光致发光光谱显示样品具有强的绿光发射，结合拉曼结果推测可能是由ZnO本身的氧空位缺陷引起的。这种ZnO网络结构具有大的比表面积有望在传感器件及太阳能电池中得到应用。
　　 三、拓展采用溶液原位生长方法，在氧化铝陶瓷管表面生长ZnO纳米棒，形成ZnO纳米棒分级结构包覆氧化铝陶瓷管的结构，直接构成传感器件。ZnO纳米棒生长附着力较好，操作过程中无明显脱落。
　　 对生长时间不同的两个样品进行酒敏测试，结果显示用溶液原位生长法直接在氧化铝陶瓷上合成的ZnO分级结构对酒精具有较强的响应;并且相同条件下，生长1h样品，纳米棒直径较小，比表面积较大，较生长2h样品酒敏性能优异，这种结构和方法可能对构建性能优异的ZnO传感器件具有参考价值。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 引言

1．2 ZnO的基本性质

1．3 纳米ZnO材料概述

1．4 ZnO分级纳米结构

1．5 中空ZnO纳米结构

1．6 纳米ZnO材料的应用

1．6．1 在光催化领域的应用

1．6．2 在太阳电池方面的应用

1．6．3 在气体传感器方面的应用

1．7 本论文主要内容

2 以纤维为模板ZnO分级结构的合成

2．1 引言

2．2 实验装备及实验过程

2．2．1 实验装备

2．2．2 实验过程

2．3 实验结果与分析

2．3．1 以棉纤维为模板合成ZnO分级结构

2．3．2 以尼龙纤维为模板合成ZnO分级结构

2．3．3 以铜丝为模板合成ZnO分级结构

2．3．4 以银丝为模板合成ZnO分级结构

2．3．5 以头发为模板合成ZnO分级结构

2．3．6 ZnO纳米棒的生长机制

2．4 ZnO中空分级结构的制备及表征

2．5 本章小结

3 铜网模板ZnO网络结构的合成及其光学性能

3．1 引言

3．2 实验装备及实验过程

3．2．1 实验装备

3．2．2 实验过程

3．3 样品的表征

3．4 以铜网为模板合成的ZnO网络结构的光学性能

3．4．1 样品的透射谱测试

3．4．2 样品的吸收谱测试

3．4．3 样品的拉曼光谱测试

3．4．4 样品的光致发光性能

3．5 本章小结

4 以陶瓷管为模板ZnO分级结构的合成及其酒敏特性

4．1 引言

4．2 实验

4．2．1 样品的制备

4．2．2 实验设备

4．2．3 酒敏性能测试

4．3 样品的表征

4．4 酒敏性能

4．4．1 样品1的酒敏性能

4．4．2 样品2的酒敏性能

4．5 酒敏传感器机理

4．6 本章小结

5 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文