液相法制备ZnO纳米有序阵列中的生长模式和形貌可控的探讨

来源 :中国科学院固体物理研究所 | 被引量 : 0次 | 上传用户:shermanx
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准一维纳米材料在基础科学研究和潜在的技术应用方面都非常重要,因此准一维纳米材料是当前纳米材料科学领域的前沿和热点。准一维纳米材料科学研究的基础之一就是探索和发展有效的合成这些低维纳米材料的方法。从水溶液中生长晶体是无模板和表面活性剂参与的水溶液化学处理技术,它可制备大面积,低成本的薄膜。在温度不高的条件下利用该种方法可获得设计复杂结构的先进金属氧化物薄膜,它可根据在物理,化学,结构等方面应用的要求,设计制备出想要得到的产物。本文的工作是摸索出利用液相法制备低维氧化锌纳米材料(纳米棒,纳米片)的实验条件,对相关的光学性能进行了初步研究,与此同时还讨论了它们的生长机理,并对这些制备方法进行了规律性的总结。本文的主要研究内容及创新点包括以下几个方面:   1.氧化锌制备科学中生长模式的探讨   探索了ZnO纳米棒生长机理,找出了控制ZnO形貌的工艺条件,实现了对ZnO一维纳米材料形貌的控制。对两种生长模式进行了讨论。一是分解—再结晶生长模式。二是氧化锌纳米颗粒的取向连接生长机制。实验中观察到ZnO纳米棒有两种不同的形貌,一是表面光滑上下直径均匀的纳米棒,二是表面粗糙底部细顶部粗(呈倒三角形)纳米棒。综合对两种纳米棒的结构分析结果和试验中对生长溶液的pH的监控结果,可以得出这两种纳米棒是经过上述两种不同的生长机制形成的。这些试验结果为形貌可控生长提供了重要的实验证据。   2.氧化锌纳米片阵列的组装及衬底对形貌的影响   在铝片上成功的制备了具有规则轮廓的氧化锌纳米片阵列。比较系统的研究了不同溶液,不同衬底对纳米有序阵列的形貌的影响。讨论了ZnO低维材料形貌差异的起因,为ZnO低维材料的形貌可控生长提供了新的途径,丰富了纳米材料的制备科学。
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