一维氧化锌和硒化锌的可控制备及其光电化学性能

摘要

Ⅱ-Ⅵ族半导体纳米材料由于其独特的电学、光学等性质，引起全世界纳米材料领域的广泛关注。ZnSe和ZnO是其中具有代表性的纳米材料。ZnSe能带宽度为2.67 eV，由其制备成的器件已应用于光发射装置、图像检测器、太阳能电池等的制备;ZnO能带宽度为3.37 eV，由于良好的光吸收性及光生电子聚集性，广泛应用于染料敏化太阳能电池的制备，光分解水及压电材料的开发。
　　纳米材料的晶体结构、形貌、纯度等均对其性能产生重要影响，本文旨在通过对硒化锌和氧化锌合成方法的研究，探寻其生长机理，实现其可控性合成。并且探究相应光电化学性质。
　　论文的主要内容有:
　　1.以Ag2S或者Ag2Se为催化剂，以油胺为反应介质，采用溶剂热法在120℃条件下，成功制备了纤锌矿相ZnSe超长纳米线，纳米线半径4.2 nm，且粗细分布十分均匀。通过对不同的反应时间、反应温度等条件下产物形貌的分析，初步归纳ZnSe的生长机理。
　　2.通过液相法，分别以Zn(Ac)2、Zn(NO3)2为锌源、以Se粉为Se源，在油胺中隔绝空气反应4.5小时，成功制备出ZnSe纳米棒及ZnSe纳米线。其中ZnSe纳米棒长54 nm，半径1.6n m; ZnSe纳米线半径2.7nm。通过对反应温度、反应时间及不同Se源的探讨，发现无催化剂合成ZnSe纳米材料的过程主要受成核过程的控制。
　　3.以ITO玻璃为基底，通过液相合成法，在ITO玻璃基底上成功制备ZnO薄层。该方法不需要在ITO玻璃基底上预置种子层或催化剂，生成的ZnO纳米材料具有多层分叉结构，厚度约为50μm，且体现出良好的附着力，能够承受去离子水的冲洗。ZnO薄层的微观结构为“剑麻状”ZnO纳米线团簇。ZnO纳米线团簇平均半径为6μm，由六方相ZnO纳米线构成。通过观察反应时间、温度以及溶液pH值对ZnO形貌的影响，归纳出ZnO的生长机理。以此法制备的ZnO薄膜作为电极，进行了光化学分解水的实验。在100 mW/cm2的光照下，测得ZnO薄膜在O2还原电位处的光电流密度为0.45 mA/cm2，最大光电转换效率为0.15％

目录

声明

摘要

第一章 引言

1．1 课题背景

1．2 Ⅱ-Ⅵ族化合物半导体

1．2．1 Ⅱ-Ⅵ化台物的晶体结构

1．2．2 低维Ⅱ-Ⅵ纳米异质结构的粒子特性

1．2．3 Ⅱ-Ⅵ纳米材料的研究现状

1．3 Ⅱ-Ⅵ化合物合成方法的研究

1．3．1 气相法

1．3．2 液相法

1．3．3 固相法

1．4 选题背景及文章主要内容

第二章 ZnSe纳米线的合成方法

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 药品与试剂

2．2．2 合成方法

2．3 结果与讨论

2．3．1 样品的制备与表征

2．3．2 ZnSe纳米线生长过程及生长机理的讨论

2．4 本章小结

第三章 ZnSe纳米棒的合成方法

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 药品与试剂

3．2．2 合成方法

3．3 结果与讨论

3．3．1 产物的表征

3．3．2 Zn源的选择对于实验的影响

3．3．3 Se源的选择对于实验的影响

3．3．4 反应温度对于ZnSe纳米棒形貌的影响

3．3．5 反应时间对于ZnSe纳米棒形貌的影响

3．4 本章小结

第四章 ZnO薄板的合成方法及其光电化学分解水性能

4．1 引言

4．2 实验部分

4．2．1 药品与试剂

4．2．2 ZnO薄层的制备

4．3 结果与讨论

4．3．1 ZnO薄层的表征

4．3．2 生长时间的影响

4．3．3 氨水浓度对ZnO形貌的影响

4．3．4 生长温度对ZnO形貌的影响

4．3．5 不同Zn源对于产物的影响

4．3．6 生长过程及生长机理的讨论

4．3．7 ZnO薄层光电性质的研究

4．4 本章小结

第五章 总结与展望

5．1 论文总结

5．2 发展与展望

参考文献

致谢

硕士期间发表论文