随着科技的进步和人类社会的发展,全球能源日趋枯竭,环境日益污染,严重威胁着人类的生存,因此,开发清洁能源,研制高效催化剂,利用纳米光催化技术解决能源和环境污染问题是当今以至未来发展的必然趋势。本文旨在发展制备纳米Zn0及其复合材料的简单、经济和绿色的方法,研究纳米Zn0及其复合材料的荧光可调性及光催化活性,探寻全光显示的荧光材料和高效的光催化剂,为解决当今能源和环境污染问题提供必要的原材料。首先,通过溶液生长法和超声辐照法分别合成了Zn0的纳米颗粒和纳米叶,研究了热退火温度对Zn0纳米颗粒的形貌和荧光性能的影响,使用Monte Carlo软件模拟了Zn0纳米叶的自组装分形生长过程。在空气和氮气中热退火Zn0纳米颗粒,其晶粒尺寸增加,绿色和橙色荧光增强。采用超声辐照法合成的Zn0纳米叶是由零维纳米颗粒自组装而成的,具有蕨类植物的分形生长行为。其次,以金属Zn作为唯一原料,采用超声辐照法、水煮法和蒸汽冷凝法分别制备了Zn/ZnO复合结构,研究了这些复合结构的形貌和荧光性能。通过超声辐照法和水煮法制备的Zn/ZnO核-壳微球的界面间形成了金属-半导体结,使Zn0壳的荧光效率大大降低。通过蒸汽冷凝法从Zn箔上生长的Zn0纳米结构具有可控的形貌和荧光性能。在马弗炉内500℃的空气气氛中,随着生长时间从1到7小时的增加,Zn箔上的一维Zn0纳米结构的尺寸和密度增加,并且其绿色荧光的强度逐渐增加。当固定Zn蒸汽在马弗炉内的冷凝时间为10小时时,随着温度从500到900℃的增加,Zn箔上生长的Zn0纳米结构的形貌可以从一维的纳米棒、二维的纳米片演变为三维的四针状晶须,其室温荧光谱的绿光发射也逐渐增强。然后,以海绵状多孔硅(PS)薄膜作为二维的孔隙基体,醋酸锌的碱性溶胶-凝胶溶液作为添隙纳米Zn0晶体的初始材料,采用溶胶-凝胶旋涂技术制备了ZnO/PS纳米复合薄膜,研究了溶胶-凝胶溶液中Zn2+的浓度和热退火温度对复合材料的荧光性能的影响。结果表明,随着溶胶-凝胶中Zn2+的浓度从7.5mM到240mM的增加,ZnO/PS纳米复合材料的荧光可以从红光调制到蓝绿光区域,热退火使荧光进一步向蓝紫光区域移动。最后,以甲基橙(MO)水溶液为染料废水,研究了我们合成的纳米Zn0和Zn/ZnO核-壳微球的光催化活性。在20W高压汞灯的UV光辐照下,光照1380分钟后,原初制备的纳米Zn0颗粒对M0的降解率为73%,四针状纳米Zn0晶须高达85%,蕨状Zn0纳米叶仅为27.9%。而通过超声辐照法和水煮法制备的Zn/ZnO核-壳微球仅光照120分钟,对甲基橙的降解率就可分别达到94%和75%。显然,通过超声辐照法和水煮法制备的Zn/ZnO核-壳微球的光催化活性均高于纯纳米Zn0,这种较高的光催化活性可以归因于金属-半导体结的作用。本文发展了简单、经济、绿色的制备方法：超声辐照法、水煮法、蒸汽冷凝法和溶胶-凝胶旋涂法,制备了纳米ZnO、Zn/ZnO复合材料和ZnO/PS纳米复合薄膜,有效地实现了纳米Zn0在近UV和可见光区的荧光可调性,成功地研制了高效的光催化剂,为实现全颜色显示和解决当今全球环境污染问题提供了可靠的关键原料。