氧化锌(ZnO)是一种直接带隙半导体(Eg=3.37 eV),它具有优良的光学性能和气体传感特性,广泛应用于纳米电子器件、压电传感器、太阳能电池、光催化等领域。此外与其他材料相比,氧化锌具有最丰富的纳米结构。通过控制反应所需原料的组成和比例,可以合成各种形态的氧化锌纳米材料。氧化锌的形态、尺寸和形状、缺陷分布和/或比表面积能影响其物理性能,从而直接决定材料的应用。基于此,设计和合成具有独特性能的新型氧化锌结构具有重要意义。在本文中,利用不同的新型结构导向剂,通过水热法合成了多种新型氧化锌微纳米结构,具体工作如下:1、用2,5-二羟基对苯二甲酸作为结构导向剂辅助水热法合成了类似花状及一些棒状、球状结构氧化锌,这些不规则花状结构由大量长径比不一的纳米片交错堆叠而成,2,5-二羟基对苯二甲酸有助于无序纳米片的形成。XRD结果表明溶液的pH值对氧化锌的结晶性有很大影响,随着NaOH的加入从S1到S5样品的结晶性先升高后降低,随着锌源和2,5-二羟基对苯二甲酸浓度的改变,S7样品的结晶性最好。PL图谱结果显示S3、S5和S8具有较高的内部缺陷。TEM结果显示,通过调节NaOH的量可以很好地控制晶体(002)方向的生长速率。介孔结构较为丰富的S7样品具有较好的光催化性能,这可能主要与其表面形貌的反应活性位点较多有关。2、以苯二甲酸作为结构导向剂辅助水热合成ZnO,研究了苯二甲酸的量以及邻间对苯二甲酸三种异构体对氧化锌形貌和性能的影响。随着苯二甲酸量的增加氧化锌的结构从球状、棒状慢慢向花状转变,而异构体之间形貌没有很大差别,只在样品的结晶性和内部缺陷方面有所差异。室温光致发光显示样品内部或表面有较多的缺陷。根据光催化实验数据分析,不同异构体制备的样品以及不同的染料,影响其光催化性能的主要因素也不同,但是它们都有潜在的商用价值。消耗剂实验说明该体系在光催化过程中起主要作用的基团是羟基自由基。3、以硝酸锌和六次甲基四胺为前躯体溶液,加入结构导向剂水杨酸和掺杂剂六水硝酸钴,先采用水热法合成中间体,最后通过煅烧得到质量比为1%和3%的钴掺杂氧化锌。XRD结果显示S2的结晶性最好,掺钴之后结晶性下降。红外图谱显示样品表面可能吸附了少量有机物。PL图谱可以看出过量的水杨酸可以导致样品紫外光发射的猝灭效应,钴的掺入在一定条件下可能会引入更多缺陷。在光催化实验中,1%的共掺杂氧化锌对MB具有良好的自降解和光催化活性。4、选用乙二醇和水合肼作为结构导向剂,经过两步水热法成功地在ITO导电玻璃上制备了氧化锌纳米阵列。XRD结果表明所有样品均是沿(002)方向择优生长,并且退火温度越高择优取向性越有利。通过SEM研究分析了退火温度对不同籽晶层溶液制备的氧化锌纳米阵列形貌的影响,发现当籽晶层溶液为乙酸锌/乙醇/二乙醇胺和氯化锌/水合肼/乙二醇时,退火温度对择优取向性有很大影响,而籽晶层溶液为乙酸锌/乙醇时,退火温度主要影响其直径和形状。润湿性能分析显示,Y1、Y2具有强亲水性,Y5、Y6具有强疏水性,这与它们的表面形貌有很大关系,同时发现紫外光可以提高的样品亲水性。