ZnO微纳米球的生长机制

ZnO micro-nano spheres covered with ZnO nanowires were synthesized at 650 ℃ without using cataly-sts. Characterizations of the products by TEM, SEM, XRD, SAED and EDS showed that the ZnO nanowires were of high purity and single-crystalline with hexagonal wurtzite structure. The diameter of ZnO nanowires ranges from 60 to 200 nm and the length is longer than 10 μm. The size of the ZnO micro-nano spheres ranges from hundreds of nanometers to tens of microns. At the same time, the growth mechanism of ZnO micro-nano spheres is discussed.

具有多级结构ZnO微球及其电池性能

采用醇热法,以醋酸锌(Zn(AC)_2·2H_2O)、一缩二乙二醇(C_4H_(10)O_3)和二水乙酸锂(Li(AC)_2·2H_2O)为原料制备了具有多级结构的ZnO微球。主要研究了ZnO浆料制备工艺和膜厚对电池性能的影响。采用XRD对ZnO粉进行物相分析、采用SEM对ZnO粉的形貌进行了表征,采用电化学工作站对电池的电化学性能进行了分析,并测试了电池的I-V曲线。结果表明:球磨时间3 h,膜厚为20μm条件下得到的电池性能最好,该电池的光电转换效率达到3.39%,开路电压Voc为0.60V,短路电流密度Jsc为8.66 m A/cm^2,填充因子FF为0.64。

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。

溶剂热法ZnO微球的制备及其光催化性能

以乙酸锌为锌源,乙二醇和水为溶剂,采用溶剂热法制备纳米氧化锌(ZnO),对其制备过程中的影响因素进行研究。利用SEM、XRD等测试手段对催化材料进行表征分析。结果表明,当溶剂热温度为140℃时,催化活性最高,紫外光照5h后,亚甲基蓝的降解率达到92%。纳米ZnO主要是由纳米棒组成的微球体,其平均晶粒半径约为56.4nm。

ZnO微球的自组装及其发光性能研究

采用水热法合成了不同形貌的ZnO微球，利用XRD、TG-DSC、FT-IR、PL和SEM等分析了水热产物及其焙烧产物的形貌、结构和光致发光性能。结果表明，水热温度及焙烧过程对产物有显著影响，随着水热温度的升高，水热产物的形貌逐步由牡丹花状向鹅卵石状转变，经600℃焙烧1h后得到形貌各异、直径10-20um的ZnO微球，其中水热温度较低的ZnO微球为细纳米片组成的海胆状，水热温度较高的为ZnO纳米棒组装成的鹅卵石状。PL分析表明不同形貌的ZnO微球均具有绿光发射特性。

单分散ZnO微球的合成及表征

采用简单的两步法合成了直径范围从50～200nm的单分散的ZnO微球:在第一步反应中制备了ZnO纳米粒子的乙醇分散液;然后在第二步反应中加入适量的ZnO纳米粒子的乙醇分散液,从而合成出单分散的ZnO微球.通过改变第二步反应中所加入的ZnO纳米粒子的乙醇分散液的量,可以改变制备的单分散ZnO微球的直径.通过透射电子显微镜和X-射线衍射分析可以得知,ZnO微球是由ZnO纳米粒子聚集而成.不论ZnO微球的直径是多少,其多分散指数均小于1,并且当ZnO微球的直径为150nm时,其多分散指数仅为0.16.

化学浴沉积法制备多级结构ZnO微球及其电池性能

以三乙醇胺(TEA)和二水乙酸锌(Zn(CH_3COO)_2·2H_2O)为原料,采用化学浴沉积法制备多级结构Zn O微球,并将获得的多级结构Zn O微球粉应用于染料敏化太阳能电池(DSSCs)光阳极。主要研究了TEA量和反应时间对产物形貌和电池性能的影响。采用SEM和XRD分析对多级结构Zn O微球进行形貌和物相表征,采用I-V测试仪和电化学工作站对电池性能进行了分析。结果表明:反应温度80℃,反应时间2 h,TEA/水为0.15时所制备的多级结构Zn O微球粉组装成电池性能最佳,其光电转化率为3.18%,开路电压为0.64 V,短路电流为9.36 m A·cm-2,填充因子0.53。

热蒸发法制备ZnO微/纳米材料的光催化性能研究

采用简单的热蒸发法,调控温度与催化剂制备了ZnO微/纳米材料,通过扫描电子显微镜(SEM)和X-射线衍射(XRD)对产物的结构和形貌进行了表征,并以甲基橙溶液为光催化反应模型降解物,考察了样品的光催化活性。结果显示,ZnO微/纳米材料为六角纤锌矿结构,Ni(NO3)2催化剂的存在对不同温度下生成的ZnO光催化效率有较显著影响。

分级介孔结构组成的ZnO微球及光催化性能

以硝酸锌、脲素及酒石酸为反应物,采用水热法制备碱式碳酸锌前驱体微球,通过煅烧前驱体制备了介孔氧化锌微球。通过扫描电子显微镜（SEM）可以观察到,氧化锌微球的直径约为2~4μm,由大量厚度约为10 nm的介孔纳米片组装而成。X射线衍射（XRD）和透射电镜（TEM）结果表明：ZnO微球为六方纤锌矿结构,结晶较好。比表面积测试（BET）表明ZnO微球为介孔材料,孔径为20~50 nm,ZnO微球比表面积约为29.8 m2/g。以亚甲基蓝为目标降解物,对介孔氧化锌微球进行了光催化降解实验。实验结果表明,所合成的介孔ZnO微球对亚甲基蓝的光催化性能较好。

单分散ZnO微球的合成及表征

以Zn(NO3)2.6H2O为前驱体,采用水热法在三乙醇胺和水的混合溶剂中合成了单分散的ZnO微球。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对ZnO微球进行表征。结果表明制备的样品具有六角纤锌矿结构,单分散的ZnO微球是由几十纳米的小颗粒聚集形成的。样品的形貌与三乙醇胺含量和前驱体浓度密切相关。随着三乙醇胺含量的增加,ZnO由不规则形状的颗粒转变为球形颗粒。此外,随着前驱体浓度增大,ZnO的形貌由球状变为六棱柱状。因此,要合成单分散的ZnO微球必须要严格控制前驱体浓度和三乙醇胺的含量。

均相沉淀法制备ZnO微球

在75℃下采用均相沉淀法制备了ZnO微球,并运用XRD、SEM等方法表征了制得的样品,考察了反应时间和磷钨酸浓度对ZnO形貌的影响,讨论了纳米氧化锌的生长机理。结果表明:乙酸锌浓度为0.025 mol/L,三乙醇胺(TEA)浓度为0.100 mol/L,催化剂HPW浓度为1.00×10-3 mol/L条件下,反应2 h制得的ZnO微球粒径均一,分散性良好。

聚3-己基噻吩/ZnO微纳米球复合膜的形貌和光学性能

对ZnO微纳米球从分散性和能级匹配方面进行了受体可行性研究,分析了能级结构和光电性能之间的关系;并将聚-3己基噻吩(P3HT)与ZnO微纳米球共混和旋涂制备P3HT/ZnO复合膜,考察P3HT和ZnO的共混质量比和退火温度对复合膜微观形貌及光学性能的影响。结果说明,P3HT/ZnO微纳米球复合膜与纯ZnO薄膜相比,拓宽了紫外吸收范围,增强了对太阳光的吸收,说明复合膜的吸收光谱与太阳光谱能够较好的匹配;在120℃退火处理后增强了P3HT的有序性,改善了复合膜的结晶性,有利于电池效率的提高。当P3HT质量浓度为6mg/mL、旋涂转速为1 500r/min时,优质复合膜的制备参数为:P3HT和ZnO微纳米球共混质量比为1∶2,退火温度120℃。优质复合膜大大拓宽了紫外吸收范围,增强了对太阳光的吸收。

中空ZnO微球的制备及其光催化性能

以葡萄糖和醋酸锌为原料,采用模板法制备中空ZnO微球。并对所制样品进行表征,讨论了碳微球与醋酸锌物料比、煅烧温度、煅烧时间对ZnO催化剂光催化活性的影响。结果表明:在碳微球与醋酸锌物料比为1∶2、煅烧温度500℃、煅烧时间2h条件下,所制备的中空ZnO微球直径约为3~5μm,六方晶系结构,具有较好的光催化活性。

SDS-PVP复合体系中PVP对ZnO微纳结构材料气敏性能的影响

在氨水环境下,以Zn(NO_3)_2为Zn^(2+)源,分别加入相同质量SDS和不同质量比例PVP的复合体系,采用水热法制备了不同形貌的ZnO微纳结构材料.通过XRD、SEM、气敏检测分析了ZnO材料的物相、结构、形貌以及气敏性能,研究了在复合体系中PVP对ZnO微纳结构材料气敏性能的影响.结果表明:所得ZnO微纳结构均具有红锌矿结构;当体系中m_(SDS)∶m_(PVP)=1∶1时,材料气敏性能最好,并提出了可能的影响机理.

ZnO微纳结构对GaN基LED光提取效率的影响研究

基于时域有限差分法(FDTD)在GaN基LED表面分别生长了ZnO柱状与锥状微纳结构,并利用Rsoft模拟仿真软件分析了两种结构的几何参量(排列周期p、高度H、底面直径D等)对GaN基LED光提取效率的影响。结果表明两种结构均可提高器件的光提取效率,柱状结构在H=0.25μm,p=1.5μm,D=0.9μm时表现最优,其光提取效率是未加任何结构平板LED的5.6倍;而锥状结构在H=0.6μm,p=1.4μm,D=1.4μm时表现最优,其光提取效率是未加任何结构平板LED的5.3倍。研究结果对高性能GaN基LED的设计与制备具有一定指导意义。

ZnS/ZnO纳米片组装的多孔微球的制备及光催化性能研究

将水热法制备的ZnS纳米球500℃下保温2h制备出由ZnS、ZnO纳米片组装的多孔微球。利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、透射电子显微镜、紫外-可见近红外分光光度计和紫外-可见分光光度计等对样品的形貌、结构和光学性能进行了表征。以甲基橙(MO)的光催化降解为目标反应,评价其光催化活性。ZnS/ZnO异质结材料的带隙明显窄于ZnO,光催化活性得到提高;经60 min紫外光照射后,ZnS/ZnO异质结催化剂对MO的降解率为76%。最后分析和探讨了异质结催化剂的光催化机理。

溶胶-凝胶法制备ZnO纳米微球及光催化性能研究

以Zn(Ac)2·2H2O和二苷醇(DEG)为原料,采用溶胶-凝胶法,将晶核形成和生长分开,合成了由纳米晶粒聚集的类球形微球碱式醋酸锌前驱体。然后在400℃下焙烧2 h得到ZnO样品。采用XRD、FT-IR、SEM、EDS和UV-vis进行表征,结果表明产物为六方纤锌矿ZnO,表面呈多孔结构。分别以ZnO纳米微球和商用ZnO纳米颗粒为光催化剂,对甲基橙进行了光催化降解研究。结果表明,溶胶-凝胶法制备的ZnO纳米微球在紫外条件下处理0.01 g·L-1的甲基橙溶液,20 min时脱色率为89%,而商用ZnO纳米颗粒处理60 min时才达到82%,前者表现出较好的光催化活性。

物理化学综合实验:Ni/ZnO纳米微球的制备及催化糠醛氢解性能测试

针对目前高校物理化学实验教学内容单一、陈旧、缺乏创新等问题,加大对学生自主探究能力及综合素质的培养,设计了一项包括催化剂的可控制备、结构表征及性能测试等步骤的物理化学综合实验。该实验通过共沉淀方法制备具有特定形貌的Ni/ZnO纳米微球,并通过气相色谱(GC)对Ni/ZnO催化糠醛氢解性能进行测试。将无机化学、分析化学的理论内容与物理化学的实验方法相结合,能够有效提升本科大学生的理论、实践及科学研究思维。

微纳米ZnO在PEG400中的原位合成及其摩擦学性能研究

采用微波辅助加热原位高温分解的方法制备ZnO微纳米微粒,利用XRD、FESEM分析仪器对其结构形貌进行表征。利用四球摩擦磨损试验机考察ZnO微纳米微粒作为PEG400添加剂的摩擦学行为,并用扫描电子显微镜(SEM)和X-射线光电子能谱(XPS)等现代分析手段对钢球摩擦表面进行分析。结果表明:所制备的ZnO微纳米颗粒平均粒径在0.5～1μm之间,是由大量直径在50 nm左右的小颗粒组成;其作为润滑添加剂能够明显提高聚乙二醇400的减摩性能,并在低载荷时具有较好的抗磨性能;其摩擦机制为ZnO微纳米颗粒在摩擦过程中在钢球摩擦副表面沉积下来,生成由氧化锌、氧化铁及有机吸附物组成的具有良好摩擦学性能的润滑防护膜,从而改善了PEG400的摩擦学性能。

ZnS/ZnO纳米片组装多孔微球的制备及其传感特性研究

将水热法制备的ZnS纳米球500℃保温2h制备出由ZnS、ZnO纳米片组装的多孔微球。利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪和透射电子显微镜对样品的形貌和结构进行了表征。测试多孔ZnS/ZnO微球传感器对不同浓度的乙醇、三乙胺和丙酮的传感性能,并讨论其增强的响应机理。