蒲公英状ZnO晶体的绿色化学合成及性质研究

来源 :2010中国材料研讨会 | 被引量 : 0次 | 上传用户:vitaminchina
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  ZnO,一个宽带隙(3.37eV)Ⅱ-Ⅵ族半导体,激子结合能为60meV,有三种基本的晶体结构:纤锌矿、闪锌矿和岩盐结构。热力学稳定的晶体结构是纤锌矿结构,这是一个离子化的、极性的结构,锌原子和氧原子以六方密堆积的方式排列。近年来,ZnO表现出了丰富的形貌多态性,包括棒状、线状、球状、片状、馅饼状,纤维状、珊瑚状等。由于ZnO出色的化学和热稳定性、独特的光、电性质,在紫外发光、场效应晶体管、光电探测器、气体传感器、太阳能电池、压电发生器和光催化等领域有广泛的应用。所谓绿色化学,即识别可再生的资源、设计最小化环境影响和最大化效率的化学反应、提高分析技术以监控潜在的有害化学品、以及寻找低毒性和高生物降解能力的替代品。微纳米ZnO晶体的室温常压的大规模合成在工业方面有极大的潜力,因为温和的制造条件意味着低的能量消耗、经济的生产和更少的人力投入等,而这些都是技术应用的关键因素。本论文中,我们提出了一种绿色化学方法,以2-萘磺酸为助剂,在室温和常压下制备出大规模生长的蒲公英状ZnO晶体。用扫描电子显微镜(SEM)和场发射扫描电子显微镜(FESEM)研究了蒲公英状ZnO晶体的生长过程和形貌,随着时间的增加,初始生成的多面体前驱体逐渐溶解成聚集的晶核,聚集的ZnO晶核沿C轴放射性生长,得到由ZnO棒组成蒲公英状ZnO晶体。如图1所示,ZnO棒长约1μm,头部从聚集的晶核长出,尾部为尖锥状。用XRD、TEM和HRTEM研究了蒲公英状ZnO晶体的晶相结构,该ZnO晶体为六方晶系(JCPDS361451),晶格间距为0.259nm。蒲公英状ZnO晶体在UV-vis吸收光谱和PL发射光谱中表现出优异的光学性质,在透明薄膜晶体管、紫外发光器件等应用中有很大的潜力。
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