二氧化锡/氧化锌纳米棒和纳米花核壳结构的合成及场发射性质

摘要

核/壳结构复合纳米材料是具有特殊性能的功能材料，是由一种纳米材料通过化学键或其他相互作用将另一种纳米材料包覆起来形成的纳米尺度的组装结构。这种结构具有单一成分纳米粒子所不具备的多项功能，因而具有许多不同于核、壳材料的独特的光、电、磁、催化等物理和化学性质。
　　本文以二水乙酸锌为原料，六亚甲基四胺或三乙醇胺分别作为催化剂，按等摩尔比配制成的不同浓度溶液，采用水热法在棒状和花状的二氧化锡上生长氧化锌纳米颗粒，探索二氧化锡/氧化锌纳米棒和纳米花核壳结构纳米颗粒的合成方法以及场发射性能。
　　在硅衬底上，我们用棒状和花状二氧化锡纳米粉末进行实验，通过改变二水乙酸锌的浓度并使用不同的催化剂，得到不同的包覆产物，实验表明如果要得到包覆效果比较好的二氧化锡纳米颗粒，我们可以采用如下工艺:
　　首先把制备好的二氧化锡纳米棒粉末添加到烧杯中超声振荡2小时，配制溶液浓度均为0.005摩尔/升的二水醋酸锌和六次甲基四胺溶液，并将溶液pH调至7.5，然后把经过超声振荡过的棒状二氧化锡和配制好的二水乙酸锌和六次甲基四胺溶液一起添加到高压釜中进行反应，反应温度恒定为85℃、反应时间为7小时。经过反应后，我们能够得到包覆效果比较好的纳米颗粒。
　　在实验中我们发现反应的温度、时间以及催化剂对氧化锌纳米颗粒形貌的形成有比较大的影响，具体情况如下:
　　(1)在温度、时间和pH都相同的情况下，我们发现使用不同的催化剂，二氧化锡纳米棒上会生长出不同形状的氧化锌颗粒。
　　(2)在PH值和催化剂相同的条件下，反应的温度和时间也会对氧化锌的形状产生较大的影响。如果时间过长或者反应温度过高就可能导致形成的氧化锌的颗粒体积过大，不利于包覆。
　　经过对二氧化锡/氧化锌核壳结构的纳米棒场发射测试，我们可以计算出该纳米颗粒的开启电压为3.2 V/μm。二氧化锡/氧化锌核壳结构纳米棒拥有一个较低的开启电压并且场发射电流稳定性良好，因此该材料有潜力成为场发射器件的原材料。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 ZnO纳米材料的结构与性质

1．2 一维ZnO纳米材料的制备方法

1．3 ZnO复合材料的应用

1．4 SnO2的结构

1．5 SnO2复合材料的应用

1．6 本论文研究的内容

第二章 场致电子发射的理论综述

2．1 场致电子发射的经典F—N理论

2．2 本章小结

第三章 二氧化锡／氧化锌纳米棒和纳米花核壳结构的合成

3．1 引言

3．2 实验过程

3．3 实验结果与讨论

第四章 二氧化锡／氧化锌纳米棒和纳米花核壳结构材料的场发射及应用

4．1 场致发射性能性能评价指标

4．2 二氧化锡／氧化锌纳米棒和纳米花核壳结构材料场发射和应用

4．3 其他包覆纳米氧化物的应用

4．4 核／壳型复合纳米材料的应用前景

第五章 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

攻读学位期间的研究成果

致谢