Controllable Hydrothermal Synthesis and Properties of ZnO Hierarchical Micro/Nanostructures

A simple hydrothermal route has been developed for the fabricating Zn O hierarchical micro/nanostructure with excellent reproducibility. SEM and TEM analysis show that the hierarchical rod is a single-crystal, suggesting that many single-crystal micro/nanorods are assembled into Zn O hierarchical micro/nanostructures. The morphologies of the hierarchical rods can be conveniently tailored by changing the reaction parameters. And we also found citric acid plays a crucial role in the formation process of Zn O micro/nanostructures. Room-temperature photoluminescence spectra reveals that the Zn O hierarchical micro/nanostructures have a strong emission peak at 440 nm and several weak emission peaks at 420, 471 and541 nm, respectively.

纵向多孔及实心ZnO微纳米棒的制备、表征及其光催化性能研究

以硝酸锌和六次甲基四胺为原料,水为溶剂,采用低温水热法制备出具有优异光催化性能的六方纤锌矿结构ZnO微纳米棒,并研究了合成过程中磁力搅拌及原料溶液浓度对制备产物形貌及光催化性能的影响,建立了其光催化降解甲基橙的动力学方程。结果表明,搅拌条件下制备的产物为纵向多孔的棒状ZnO,无搅拌条件下制备的产物为实心ZnO纳米棒.优选出的硝酸锌和六次甲基四胺浓度均为0.025mol/L。相比于实心ZnO纳米棒,纵向多孔的棒状ZnO具有更优异的光催化性能,在紫外光照射20min后,对甲基橙的降解率达到100%。通过动力学模型拟合发现,纵向多孔的棒状ZnO具有更大的催化速率常数(0.2942 min^(-1)),是实心ZnO纳米棒催化速率常数(0.1306min^(-1))的2.25倍。

Sb_2S_3纳米粒子修饰ZnO纳米片微纳分级结构的光电化学性能

采用恒电位方法,选择氯化钾和乙二胺(EDA)为添加剂,在氧化铟锡(ITO)导电玻璃上制备了高度有序的ZnO纳米片阵列,通过二次电沉积得到了ZnO纳米片上生长纳米棒的微纳分级结构.利用化学浴沉积法在ZnO基底上沉积Sb2S3纳米粒子制备出了Sb2S3/ZnO纳米片壳核结构和Sb2S3/ZnO微纳分级壳核结构.利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱、瞬态光电流等对其形貌、结构组成和光电化学性能进行了表征和分析.结果表明,Sb2S3/ZnO纳米片上生长纳米棒分级壳核结构的光电流明显高于Sb2S3/ZnO纳米片壳核结构.在Sb2S3/ZnO纳米片壳核结构和Sb2S3/ZnO微纳分级壳核结构的基础上旋涂一层P3HT薄膜形成P3HT/Sb2S3/ZnO复合结构,以上述复合结构薄膜为光活性层组装成杂化太阳电池,其中,P3HT/Sb2S3/ZnO分级壳核结构杂化太阳电池的能量转换效率最高,达到了0.81%.

反向微乳液法合成ZnO纳米棒及其生长机理研究

采用对比实验法,利用表面活性剂CTAB、正己烷、异丙醇和Zn2+水溶液组成的反向微乳液体系制备了ZnO纳米棒,探讨了组成及工艺因素对纳米棒形貌影响,采用XRD和SEM分析技术对实验产物物相结构及形貌进行了表征。结果表明,通过调控Zn2+水溶液的浓度、水相含量与表面活性剂加入量的物质的量比(W)能更有效的控制ZnO纳米棒的长径比。

Sb_2S_3纳米粒子敏化ZnO微纳分级结构的光电化学性能

采用电化学沉积方法,选择聚乙二醇(PEG-400)和乙二胺(EDA)为添加剂,直接在ITO导电玻璃上制备了有序阵列的ZnO纳米棒,以及ZnO纳米棒上生长纳米棒微纳分级结构。采用化学浴沉积法均匀沉积Sb2S3纳米粒子,制备了Sb2S3/ZnO纳米棒壳核结构和Sb2S3/ZnO纳米棒上生长纳米棒分级壳核结构。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、紫外-可见吸收光谱(UV-vis)、瞬态光电流等分析手段对其形貌、结构和光电化学性能进行了表征和测试。研究表明,Sb2S3/ZnO纳米棒上生长纳米棒分级壳核结构阵列膜的光电流明显高于Sb2S3/ZnO纳米棒壳核结构阵列。

微纳米棒状ZnO的绿色制备及其光催化性能研究

采用有机植物酚酸-没食子酸(GA)为晶体生长导引剂,通过液相反应可控地制备ZnO微纳米棒。同时研究了液相反应pH、硫酸锌∶没食子酸摩尔比及反应时间对合成产物的物相和形貌影响。结果表明:在pH=11,80℃时制备的ZnO晶体呈微纳米棒形貌,长度约为1μm,直径约为150nm;在硫酸锌∶没食子酸摩尔比为1.5∶1及反应时间为60min时,更利于获得规则棒状ZnO晶体。而且,微纳米棒状ZnO晶体具有较好的光催化性,在3h内对亚甲基蓝的降解率达到77%。这种简单、可控的ZnO微纳米棒制备方法为绿色制备和宏量生产纳米结构ZnO提供了一种新途径。

退火温度对ZnO纳米棒紫外探测性能的影响

通过水热法在氧化铟锡(ITO)玻璃衬底上制备出不同退火温度的ZnO纳米棒,利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、光谱响应曲线和I-V特性曲线对不同退火温度的ZnO纳米棒的表面形貌、微观结构以及紫外探测性能进行深入研究。结果表明,当退火温度从300℃逐渐升高至350℃时,ZnO纳米棒变得致密和均匀,表现为六方纤锌矿结构,同时纳米棒结晶性能优异且缺陷少;当退火温度高于350℃时,ZnO纳米棒变得稀疏、缺陷较多、结晶质量降低。通过光谱响应曲线和I-V特性曲线得出当退火温度为350℃时,响应度具有最大值为4.651 A/W,光电流为1.508μA。

超疏水仿生氧化锌纳米棒阵列薄膜的合成

以纳米晶ZnO薄膜为基底,碱式醋酸锌的悬浊液为生长液,在60℃条件下生长成ZnO纳米棒阵列薄膜,薄膜的粗糙表面由微米尺度和纳米尺度的微结构相结合而构成。扫描电子显微镜分析表明,所合成的薄膜表面含有直径50~100μm的蚯蚓状突起,同时薄膜表面生长有直径约30nm和150nm两级尺寸分布的纳米棒。这种微/纳结构的结合有效改善了薄膜表面的疏水性能,薄膜表面经辛基三甲氧基硅烷处理后呈现超疏水性,接触角达到155.7°。