水热法制备ZnO纳米结构.
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emitters.Appl Phys Lett, 2005,87:013110. [6] Huang M H, Mao S,Yang PD, et al. Room-temperature ultraviolet nanowire
nanolasers. Science, 2001,292:1897. [7] Hirano S,Ibe K,Kuwabara M,et al.Room-temperature nanowire ultraviolet lasers:An aqueous pathway for zinc oxide nanowires with low defect density.J
[3] 李海玲,王永生,滕枫,等.光谱学与光谱分析, 2004, 24(10): 1172—1175. [4] Beermann N, Vayssieres L, Lindquist S E, et al. J. Electrochem. Soc., 2000,
147: 2456—2459. [5] Huang J L,Chen S J,Tseng Y K,et al.ZnO nanopencils:Efficient field
在的条件下水解形成生长基元锌氨络离子
Hale Waihona Puke Baidu
(Zn(NH3)42+)，然后一部分生长基元通过氧桥合作用
形成具有一定结构的ZnO晶核，残余的生长基元在
ZnO晶核上继续定向生长，当加入表面活性剂的量不
同时生成的ZnO纳米结构的形态不同，如图2所示，水
热反应方程如下：
ZnCl2 + 2NH4·OH = Zn(OH)2 + 2NH4Cl
水热法制备ZnO纳米结构的生长机理
在水热条件下, ZnO纳米结构的生长（以试剂氯化锌
(ZnCl2)、氨水(NH4·OH)、助剂：十六烷基三甲基氯
化铵(1631)为例），首先是ZnCl2在溶液中水解生成
Zn2+并与NH4·OH溶液中水解生成的氨根离子和OH-
相结合生成Zn(OH)2胶体，Zn(OH)2在过量氨根离子存
进展
水热法是指在特制的密闭反应器(高压釜)中，采用水溶液作为反应体 系，通过对反应体系加热加压(或自生蒸汽压)，创造一个相对高温、 高压的反应环境，使通常难溶或不溶的物质溶解，并且重结晶而进行无 机合成与材料处理的一种方法。经过十多年的发展，水热法逐步发展成 为纳米材料制备最常用的方法之一。由于水热法自身的优点和特殊性， 在科技高度交叉的21世纪，水热法已不再局限于晶体生长，而是跟纳 米技术、地质技术、生物技术和先进材料技术息息相关，水热法的研究 也向深度与广度发展。
水热法制备ZnO纳米结构的生长调控
目前水热法制备ZnO纳米结构不仅能合成出各种形状，而且在调 控ZnO纳米结构生长方面也取得了很大进步。 首先在生长方向调控上，目前在各种衬底上，采用ZnO籽晶层可 以较为容易地控制ZnO纳米棒阵列的纵向生长，得到整齐的阵列， 如图1（a）所示。在纳米棒阵列横向生长方面，Wang Z L等引入
Appl Phys,2005,98:094305. [8] Wei Q,Meng G W,Zhang L D,et al.Temperature-controlled growth of ZnO
nanostructure: branched nanobelts and wide nanosheets.Nanotechnology,2005,16:2561. [9 ] Z. Qiu,K.S.Wong,M.WU,W.Lin,and H.Xu, Appl Phys.Lett.2005,84,2739.
Company Logo
摘要
纳米结构的ZnO由于具有优异的光、电、磁、声等性 能，已经成为光电、化学、催化、压电等领域中聚焦 的研究热点之一。不同纳米结构的ZnO其制备方法多 种多样，本文着重综述了水热法制备ZnO纳米结构， 并探讨了ZnO纳米结构的生长机理和调控
水热法制备ZnO纳米结构简介及研究新
目前很多的水热法合成ZnO纳米结构采用在75~250℃的密闭容器中 进行。
采用的试剂为锌盐、碱或氨水、表面活性剂或分子模板(如乙二胺) 等。在这样的低温和简单设备下，同样也得到了质量很好的不同形 貌的ZnO单晶[9]。
水热法合成ZnO纳米结构引起人们广泛关注的主要原因是：(l)水 热法采用中温液相控制，能耗相对较低，适用性广，既可用于超微 粒子的制备，也可得到尺寸较大的单晶。(2)原料相对廉价易得， 反应在液相快速对流中进行，产率高、物相均匀、纯度高、结晶良 好，并且形状、大小可控。(3)在水热过程中，可通过调节反应温 度、压力、处理时间、溶液成分、pH值、前驱物和矿化剂的种类等 因素，来达到有效地控制反应和晶体生长特性的目的。(4)反应在 密闭的容器中进行，可控制反应气氛而形成合适的氧化还原反应条 件，获得某些特殊的物相，尤其有利于有毒体系中的合成反应，这 样可以尽可能地减少环境污染。
水热法制备ZnO纳米结构
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参考文献
[1] Duan X, Huang Y, Cui Y, et al, et al. Nature(London), 2001, 409: 66—68. [2] Huang M H, Mao S, Feick H, et al. Science, 2001, 292: 1897—1900.
金属Cr的辅助以及采用RF淀积了较厚的ZnO籽晶层，L可O以G达O到
70%的纳米棒横向生长，如图 所示[14]
在密度调控方面，研究发现溶液反应条件，如温度、浓度 、pH值、反应时间以及衬底条件都将对所得纳米棒产生影 响[15]。Ma等研究发现其中溶液的浓度对所得纳米棒阵 列的密度具有决定作用[16]，其研究发现溶液浓度由 1M/L下降为0.0001M/L，对应的纳米棒的密度也由 1010rods/cm2下降为l06rods/cm2。
Zn(OH)2 + 4NH4·OH = Zn(NH3)42+ + 2OH- +
4H2O
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Zn(NH3)42+ + 2OH- = ZnO + 4NH3 + H2O
ZnO纳米结构的生长机理示意 图，当ZnO晶核形成后， 1631的弱碱性可以使ZnCl2 更快地水解释放出Zn2+阳离 子，当ZnO晶核形成后， 1631与晶核结合影响晶核的 发育生长，加入少量1631时 ，得到的产物为比表面积较小 的纳米棒自组装而成的多枝状 ZnO纳米结构.
nanolasers. Science, 2001,292:1897. [7] Hirano S,Ibe K,Kuwabara M,et al.Room-temperature nanowire ultraviolet lasers:An aqueous pathway for zinc oxide nanowires with low defect density.J
[3] 李海玲,王永生,滕枫,等.光谱学与光谱分析, 2004, 24(10): 1172—1175. [4] Beermann N, Vayssieres L, Lindquist S E, et al. J. Electrochem. Soc., 2000,
147: 2456—2459. [5] Huang J L,Chen S J,Tseng Y K,et al.ZnO nanopencils:Efficient field
在的条件下水解形成生长基元锌氨络离子
Hale Waihona Puke Baidu
(Zn(NH3)42+)，然后一部分生长基元通过氧桥合作用
形成具有一定结构的ZnO晶核，残余的生长基元在
ZnO晶核上继续定向生长，当加入表面活性剂的量不
同时生成的ZnO纳米结构的形态不同，如图2所示，水
热反应方程如下：
ZnCl2 + 2NH4·OH = Zn(OH)2 + 2NH4Cl
水热法制备ZnO纳米结构的生长机理
在水热条件下, ZnO纳米结构的生长（以试剂氯化锌
(ZnCl2)、氨水(NH4·OH)、助剂：十六烷基三甲基氯
化铵(1631)为例），首先是ZnCl2在溶液中水解生成
Zn2+并与NH4·OH溶液中水解生成的氨根离子和OH-
相结合生成Zn(OH)2胶体，Zn(OH)2在过量氨根离子存
进展
水热法是指在特制的密闭反应器(高压釜)中，采用水溶液作为反应体 系，通过对反应体系加热加压(或自生蒸汽压)，创造一个相对高温、 高压的反应环境，使通常难溶或不溶的物质溶解，并且重结晶而进行无 机合成与材料处理的一种方法。经过十多年的发展，水热法逐步发展成 为纳米材料制备最常用的方法之一。由于水热法自身的优点和特殊性， 在科技高度交叉的21世纪，水热法已不再局限于晶体生长，而是跟纳 米技术、地质技术、生物技术和先进材料技术息息相关，水热法的研究 也向深度与广度发展。
水热法制备ZnO纳米结构的生长调控
目前水热法制备ZnO纳米结构不仅能合成出各种形状，而且在调 控ZnO纳米结构生长方面也取得了很大进步。 首先在生长方向调控上，目前在各种衬底上，采用ZnO籽晶层可 以较为容易地控制ZnO纳米棒阵列的纵向生长，得到整齐的阵列， 如图1（a）所示。在纳米棒阵列横向生长方面，Wang Z L等引入
Appl Phys,2005,98:094305. [8] Wei Q,Meng G W,Zhang L D,et al.Temperature-controlled growth of ZnO
nanostructure: branched nanobelts and wide nanosheets.Nanotechnology,2005,16:2561. [9 ] Z. Qiu,K.S.Wong,M.WU,W.Lin,and H.Xu, Appl Phys.Lett.2005,84,2739.
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摘要
纳米结构的ZnO由于具有优异的光、电、磁、声等性 能，已经成为光电、化学、催化、压电等领域中聚焦 的研究热点之一。不同纳米结构的ZnO其制备方法多 种多样，本文着重综述了水热法制备ZnO纳米结构， 并探讨了ZnO纳米结构的生长机理和调控
水热法制备ZnO纳米结构简介及研究新
目前很多的水热法合成ZnO纳米结构采用在75~250℃的密闭容器中 进行。
采用的试剂为锌盐、碱或氨水、表面活性剂或分子模板(如乙二胺) 等。在这样的低温和简单设备下，同样也得到了质量很好的不同形 貌的ZnO单晶[9]。
水热法合成ZnO纳米结构引起人们广泛关注的主要原因是：(l)水 热法采用中温液相控制，能耗相对较低，适用性广，既可用于超微 粒子的制备，也可得到尺寸较大的单晶。(2)原料相对廉价易得， 反应在液相快速对流中进行，产率高、物相均匀、纯度高、结晶良 好，并且形状、大小可控。(3)在水热过程中，可通过调节反应温 度、压力、处理时间、溶液成分、pH值、前驱物和矿化剂的种类等 因素，来达到有效地控制反应和晶体生长特性的目的。(4)反应在 密闭的容器中进行，可控制反应气氛而形成合适的氧化还原反应条 件，获得某些特殊的物相，尤其有利于有毒体系中的合成反应，这 样可以尽可能地减少环境污染。
水热法制备ZnO纳米结构
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参考文献
[1] Duan X, Huang Y, Cui Y, et al, et al. Nature(London), 2001, 409: 66—68. [2] Huang M H, Mao S, Feick H, et al. Science, 2001, 292: 1897—1900.
金属Cr的辅助以及采用RF淀积了较厚的ZnO籽晶层，L可O以G达O到
70%的纳米棒横向生长，如图 所示[14]
在密度调控方面，研究发现溶液反应条件，如温度、浓度 、pH值、反应时间以及衬底条件都将对所得纳米棒产生影 响[15]。Ma等研究发现其中溶液的浓度对所得纳米棒阵 列的密度具有决定作用[16]，其研究发现溶液浓度由 1M/L下降为0.0001M/L，对应的纳米棒的密度也由 1010rods/cm2下降为l06rods/cm2。
Zn(OH)2 + 4NH4·OH = Zn(NH3)42+ + 2OH- +
4H2O
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Zn(NH3)42+ + 2OH- = ZnO + 4NH3 + H2O
ZnO纳米结构的生长机理示意 图，当ZnO晶核形成后， 1631的弱碱性可以使ZnCl2 更快地水解释放出Zn2+阳离 子，当ZnO晶核形成后， 1631与晶核结合影响晶核的 发育生长，加入少量1631时 ，得到的产物为比表面积较小 的纳米棒自组装而成的多枝状 ZnO纳米结构.