水热法制备ZnO纳米结构及其应用
ZnO纳米线的微乳-水热法制备与气敏性能
中图分类号： Ｔ Ｑ １ ３ ２ ． ４ ； Ｏ ６ ４ ９ ． ４ 文献标识码 ： Ａ 文章 编 号 ： １ ６ ７ １ —３ ２ ０ ６ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ２— ０ ２ ２ １— ０ ４
Ｍｉ ｃ ｒ ｏ ｅ ｍｕ ｌ ｓ ｉ ｏ ｎ － ｍｅ ｄ ｉ ａ ｔ ｅ ｄ ｈ ｙ ｄ ｒ ｏ ｔ ｈ ｅ ｒ ｍａ ｌ ｓ ｙ ｎ ｔ ｈ ｅ ｓ ｉ ｓ ａ ｎ ｄ ｇ ａ ｓ ｓ ｅ ｎ ｓ ｉ ｎ ｇ ｐｅ ｒ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｎ ｃ ｅ ｏ ｆ ＺｎＯ ｎ ａ ｎ ｏ ｗｉ ｒ ｅ ｓ
Байду номын сангаас
ＷＵ Ｙ ａ ｎ － ］ ｕ ｎ ， Ｌ Ｉ Ｒ ｏ ｎ ｇ， Ｚ Ｅ Ｎ Ｇ Ｃ ｈ ｕ ｎ — ｍｅ ｉ ， Ｈ Ｅ Ｐ ｎ ｇ ， Ｇ Ｏ Ｕ Ｘ ｉ ｎ ｇ — ｌ ｏ ｎ ｇ
（ Ｃ ｈ ｅ ｍ ｉ ｃ ｌ ａ Ｓ ｙ ｎ ｔ ｈ ｅ ｓ ｉ ｓ ａ ｎ ｄ Ｐ ｏ ｌ ｌ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ Ｋ ｅ ｙ Ｌ ａ ｂ ｏ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ｙ ｏ ｆ Ｓ ｉ ｅ ｈ ｕ ａ ｎ Ｐ ｒ ｏ ｖ ｉ ｎ ｃ ｅ ， Ｃ ｏ ｌ ｌ ｅ ｇ ｅ ｏ ｆ Ｃ ｈ ｅ ｍ ｉ ｓ ｔ ￣ ａ ｎ ｄ Ｃ ｈ ｅ ｍ ｉ ｃ ａ ｌ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ Ｗｅ ｓ ｔ Ｎ ｏ ｒ ｍａ ｌ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ， Ｎ ａ ｎ ｅ ｈ ｏ ｎ ｇ ６ ３ ７ ０ ０ ０ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
ｓ ｏ ｒ ｓ ｅ ｘ ｈ ｉ ｂ ｉ ｔ ｅ ｄ ｒ ａ ｐ ｉ ｄ ｒ ｅ ｓ ｐ ｏ ｎ ｓ ｅ ｔ ｏ ｉ ｓ ｏ ｐ ｒ ｏ ｐ ｙ ｌ ａ ｌ ｃ ｏ ｈ ｏ ｌ ， ａ ｃ ｅ ｔ ｏ ｎ ｅ， ａ ｃ ｅ ｔ ｉ ｃ ａ ｃ ｉ ｄ ａ ｎ ｄ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｌ ｄ ｅ ｈ ｙ ｄ ｅ ｗ ｉ ｔ ｈ ｌ ｏ ｗ ｃ ｏ ｎ ｃ ｅ ｎ —
水热生长直立均匀 zno 纳米棒阵列的影响因素
水热生长直立均匀 zno 纳米棒阵列的影响因素水热生长直立均匀 ZnO 纳米棒阵列的影响因素一、引言水热法是一种简单且有效的方法，用于合成直立均匀的 ZnO 纳米棒阵列。
这种方法不仅能够制备出具有优良性能的纳米材料，而且还在能源、光电、催化等领域具有广泛的应用。
了解影响水热生长直立均匀ZnO 纳米棒阵列的因素，对于优化合成策略、提高纳米材料的性能具有重要意义。
本文将从表面处理、反应条件、溶液浓度和衬底选择等方面，探讨影响水热生长直立均匀 ZnO 纳米棒阵列的因素。
二、表面处理表面处理是实现直立均匀 ZnO 纳米棒阵列生长的关键步骤之一。
在水热法合成过程中，通过表面处理可以改变衬底表面的性质，从而对纳米棒的生长行为产生影响。
常用的表面处理方法包括使用酸洗、其它表面活化剂等。
这些表面处理方法可以去除衬底表面的杂质和缺陷，提高纳米棒的生长均匀性。
三、反应条件反应条件是影响水热生长 ZnO 纳米棒阵列的重要因素之一。
合适的温度和反应时间可以促进纳米棒的生长，并控制其生长方向和尺寸。
通常情况下，较高的反应温度和较长的反应时间有利于纳米棒的纵向生长，而较低的反应温度和较短的反应时间则可以促使纳米棒的横向生长。
适当的溶液浓度和 PH 值也对纳米棒的生长具有重要影响。
四、溶液浓度溶液浓度是影响水热生长 ZnO 纳米棒阵列的重要因素之一。
溶液浓度的增加可以提高纳米棒的密度和尺寸，并且可以增加纳米棒的生长速率。
然而，当溶液浓度过高时，会导致纳米棒之间的相互作用增强，从而影响纳米棒的均匀生长。
在水热法合成 ZnO 纳米棒阵列时，需平衡溶液浓度和均匀性之间的关系，选择适当的浓度，以实现均匀的生长。
五、衬底选择衬底的选择对于实现水热生长直立均匀 ZnO 纳米棒阵列也有重要影响。
合适的衬底可以提供足够的成核点，促使纳米棒的生长。
常用的衬底材料包括硅片、玻璃基片等。
选择不同的衬底材料，可以调控纳米棒的生长方向和排列密度，从而实现不同的纳米棒阵列结构。
《ZnO纳米材料的水热法制备及丙酮气敏性能优化研究》
《ZnO纳米材料的水热法制备及丙酮气敏性能优化研究》篇一一、引言随着纳米科技的飞速发展，氧化锌（ZnO）纳米材料因其独特的物理和化学性质，在光电子器件、传感器、催化剂等领域展现出广泛的应用前景。
其中，ZnO纳米材料的气敏性能在气体传感器领域具有重要价值。
本文将重点研究ZnO纳米材料的水热法制备工艺及其在丙酮气敏性能的优化。
二、ZnO纳米材料的水热法制备2.1 材料与设备实验所需材料包括：锌盐、碱液、去离子水等。
设备包括：水热反应釜、烘箱、离心机、扫描电子显微镜（SEM）等。
2.2 制备方法采用水热法，将锌盐与碱液在去离子水中混合，形成ZnO前驱体溶液。
将前驱体溶液转移至水热反应釜中，在一定的温度和压力下进行水热反应。
反应完成后，通过离心、洗涤、干燥等步骤得到ZnO纳米材料。
2.3 制备工艺优化通过调整锌盐与碱液的浓度、水热反应的温度、压力和时间等参数，优化ZnO纳米材料的制备工艺。
利用SEM等手段对制备得到的ZnO纳米材料进行表征，分析其形貌、粒径和结晶度等性质。
三、丙酮气敏性能优化研究3.1 丙酮气敏性能测试将制备得到的ZnO纳米材料用于气敏传感器，测试其对丙酮气体的响应性能。
通过改变丙酮气体的浓度，分析ZnO纳米材料对丙酮气体的敏感度、响应速度和恢复速度等性能指标。
3.2 性能优化方法通过掺杂、表面修饰、制备复合材料等方法，对ZnO纳米材料的丙酮气敏性能进行优化。
例如，可以掺杂贵金属（如金、银等）以提高ZnO纳米材料的催化活性；可以在ZnO纳米材料表面修饰具有吸附丙酮分子能力的有机分子；还可以将ZnO纳米材料与其他敏感材料复合，以提高其对丙酮气体的敏感度和响应速度。
3.3 优化效果评价通过对比优化前后ZnO纳米材料对丙酮气体的气敏性能，评价优化方法的效果。
采用气敏性能测试结果、SEM表征结果以及X射线衍射（XRD）等手段对优化效果进行综合评价。
四、结论本文采用水热法制备了ZnO纳米材料，并通过掺杂、表面修饰等方法对其丙酮气敏性能进行了优化。
ZnO纳米材料的合成与应用研究
ZnO纳米材料的合成与应用研究概述：ZnO纳米材料作为一种具有广泛应用前景的半导体材料，其合成与应用研究一直备受关注。
本文旨在探讨ZnO纳米材料的合成方法以及其在各个领域的应用，从而深入了解其在科学研究和工业应用中的潜力。
一、ZnO纳米材料的合成方法1. 水热法合成水热法是一种常用的制备ZnO纳米材料的方法。
它通过调节反应条件和反应时间，可以获得具有不同形貌和尺寸的ZnO纳米颗粒。
水热法合成ZnO纳米材料具有简单、低成本、可扩展性强等优点，因此受到了广泛关注。
2. 溶胶-凝胶法合成溶胶-凝胶法是一种通过溶胶中的化学反应和胶体形成过程制备纳米材料的方法。
在ZnO纳米材料的合成中，可以通过溶胶-凝胶法控制反应条件，如温度、浓度和PH值等，以实现获得具有不同形貌和尺寸的纳米颗粒。
3. 气相法合成气相法是制备ZnO纳米材料的一种常用方法。
它通过将金属有机化合物或金属化合物加热到高温，然后通过氧化反应生成ZnO纳米颗粒。
气相法合成的ZnO纳米材料具有高纯度、高晶度和尺寸可控性好等特点。
二、ZnO纳米材料在光电子领域的应用1. 光催化应用ZnO纳米材料具有优异的光催化性能，可以利用其吸收紫外光的特性来分解有害有机物和杀灭细菌。
因此，ZnO纳米材料被广泛应用于光催化净化空气、水处理和消毒等领域。
2. 光电器件应用由于ZnO纳米材料的特殊电学性质和优异的光电性能，它在光电器件领域具有广泛应用潜力。
例如，ZnO纳米材料可以用于制备光电传感器、光电调制器、太阳能电池等。
三、ZnO纳米材料在生物医学领域的应用1. 抗菌材料ZnO纳米材料具有较高的抗菌性能，可以通过抑制细菌的生长来达到消毒和杀菌的目的。
因此，在生物医学领域，ZnO纳米材料被广泛应用于医疗设备、外科用品和医疗纺织品等。
2. 肿瘤治疗由于ZnO纳米材料的优异光学性质，在肿瘤治疗中可以利用其光热效应。
将ZnO纳米材料注入肿瘤组织，并利用红外激光的吸收来使其产生局部高温，从而实现对肿瘤的治疗。
纳米氧化锌实验报告
实验3 氧化锌纳米阵列的制备【摘要】水热法是合成氧化锌纳米阵列的基本方法之一，通过本实验进一步研究氧化锌纳米线的制备工艺，学会氧化锌纳米线透射率的测量方法，并掌握半导体材料禁带宽度的基本计算方法。
【关键字】水热法纳米线禁带宽度0.引言氧化锌（ZnO）是一种具有纤锌矿结构的Ⅱ－Ⅵ族化合物半导体，由于其具有优异的光电性质而有很大的使用价值和研究价值，如它对可见光的高透过率,能用作透明导电涂层;具有光电效应,能用于紫外激光器件和太阳能电池等[1]。
为了获得或改善其某一方面的性质，利用各种方法掺杂或制备具有特定形貌的氧化锌纳米材料成为近年来研究的热点。
而水热法制备ZnO纳米材料，以其设备简单、原料廉价、条件易控、适合大面积生长等优点而被广泛采纳。
本实验主要是采用水热法合成氧化锌纳米线，并测量纳米线的透射率，通过计算得出制备的氧化锌禁带宽度为3.34eV，与理论值基本吻合。
1.实验目的1.了解水热合成氧化锌纳米线的原理以及基本操作方法；2.独立制备出氧化锌纳米线；3.掌握纳米线透射率的表征方法和半导体禁带宽度的计算方法；4. 掌握实验数据处理方法，并能利用Origin绘图软件对实验数据进行处理和分析。
2.实验仪器设备和材料清单1.水浴锅、紫外可见分光光度计、量筒、样品瓶、PH试纸、2.试剂：硝酸锌、乙醇胺、正丁醇、高锰酸钾、氨水、酒精、稀硝酸3.实验原理3.1纳米氧化锌概述[2]氧化锌（ZnO）：直接宽禁带半导体材料，室温下禁带宽度为3.37 eV ，激子束缚能为60meV。
纳米氧化锌具有非迁移性、压电性、荧光性、吸收和散射紫外线能力等特殊能力，ZnO一维材料的阵列能够加快光生电子、空穴的分离,使电子具有良好的运输性,所以纳米棒、纳米线阵列的制备备受关注。
氧化锌(ZnO)在自然界有两种晶体结构，即纤锌矿结构和闪锌矿结构。
其中稳定相是纤锌矿结构（如左图），属六方晶系，为极性晶体。
制备ZnO一维材料阵列的方法主要有气相沉积法、溅射法或外延法等,这些技术需要昂贵的仪器、苛刻的实验条件,而溶液法则具有设备简单、条件温和等优点。
ZnO纳米粉体制备与表征解析
ZnO纳米粉体制备与表征一实验目的1. 了解氧化锌的结构及应用2. 掌握“共沉淀和成核/生长隔离、水热法和微波水热、溶胶-凝胶法、反相微乳液”技术制备纳米材料的的方法与原理。
3. 了解同步热分析仪、X-射线衍射仪、扫描电子显微镜（SEM ）与比表面测定仪等表征手段和原理二基本原理2.1氧化锌的结构氧化锌（ZnO）晶体是纤锌矿结构，属六方晶系，为极性晶体。
氧化锌晶体结构中，Zn原子按六方紧密堆积排列，每个Zn原子周围有4个氧原子，构成Zn-O4配位四面体结构，四面体的面与正极面C（00001）平行，四面体的顶角正对向负极面（0001），晶格常数a=342pm, c=519pm,密度为5.6g/cm3，熔点为2070K,室温下的禁带宽度为 3.37eV.女口图1-1、图1-2所示：图1-1 ZnO晶体结构在 C （00001）面的投影图1-2 ZnO纤锌矿晶格图2.2氧化锌的性能和应用纳米氧化锌（ZnO）粒径介于1- 100nm之间，由于粒子尺寸小，比表面积大，因而，纳米ZnO表现出许多特殊的性质如无毒、非迁移性、荧光性、压电性、能吸收和散射紫外线能力等，利用其在光、电、磁、敏感等方面的奇妙性能可制造气体传感器、荧光体、变阻器、紫外线遮蔽材料、杀菌、图象记录材料、压电材料、压敏电阻、高效催化剂、磁性材料和塑料薄膜等。
同时氧化锌材料还被广泛地应用于化工、信息、纺织、医药行业。
纳米氧化锌的制备是所有研究的基础。
合成纳米氧化锌的方法很多，一般可分为固相法、气相法和液相法。
本实验采用共沉淀和成核/生长隔离技术制备纳米氧化锌粉。
2.3氧化锌纳米材料的制备原理不同方法制备的ZnO晶形不同，如：2.3.1共沉淀和成核/生长隔离法借助沉淀剂使目标离子从溶液中定量析出是材料制备领域液相法的重要技术。
常规共沉淀制备是将盐溶液与碱溶液直接混合并通过搅拌的方式实现，由于混合不充分，反应界面小、存在浓度梯度、反应速度和扩散速度慢，先沉淀的粒子上形成新沉淀粒子，新旧粒子的同时存在，导致粒子尺寸分布极不均匀。
(2023)最新水热法制备ZnO纳米材料及其影响因素的研究开题报告
(2023)最新水热法制备ZnO纳米材料及其影响因素的研究开题报告.答案(一)研究背景随着纳米科技和材料科学的发展，纳米材料已成为当前研究的热点。
其中，氧化锌纳米材料因其优异的物理、化学性质及广泛的应用领域备受关注。
水热法作为制备氧化锌纳米材料的一种方法，具有简单易行、成本低廉等优点，因此受到广泛关注。
研究目的本文旨在对水热法制备氧化锌纳米材料进行研究，并探究影响其制备过程及性质的因素，从而为其应用领域提供理论和实验依据。
研究内容1.概述水热法制备氧化锌纳米材料的过程2.系统研究影响制备氧化锌纳米材料过程的因素，包括反应温度、反应时间、溶液浓度等。
3.对制备得到的氧化锌纳米材料进行表征，包括粒径、形貌、结晶性等。
4.探究氧化锌纳米材料的性质，包括光学性质、催化性能等。
5.对影响氧化锌纳米材料性质的因素进行研究和分析。
研究方法1.采用水热法制备氧化锌纳米材料。
2.利用SEM、TEM等显微分析技术对氧化锌纳米材料进行形貌和结构的表征。
3.利用XRD、FTIR、UV-Vis等分析技术对氧化锌纳米材料的晶体结构、光学性质等进行分析。
4.利用对苯二酚-光度法、紫外光谱法等方法对氧化锌纳米材料的催化性能进行测定。
研究意义1.为水热法制备氧化锌纳米材料提供一种新途径。
2.探究影响制备过程及性质的因素，为优化氧化锌纳米材料的制备提供依据。
3.系统地分析氧化锌纳米材料的性质，为其在光学、催化等领域的应用提供理论基础。
4.对于绿色合成、减少污染、节约成本等方面也有一定的贡献。
研究计划阶段时间任务第一阶段2023.1-2023.3 文献综述，明确研究思路和方向第二阶段2023.4-2023.6 开展水热法制备氧化锌纳米材料的实验第三阶段2023.7-2023.9 对制备得到的氧化锌纳米材料进行表征和性质研究第四阶段2023.10-2023.12分析影响氧化锌纳米材料制备和性质的因素，撰写论文第五阶段2024.1-2024.2 完善并提交毕业论文参考文献1.Li Y, Wang Y, Zhang L, et al. Synthesis of ZnOnanoparticles in microemulsions and theircharacterization[J]. Materials Science and Engineering: B, 2008, 149(1): 10-14.2.Liu F, He S, Ge C, et al. Hydrothermal synthesis of ZnOnanostructures with different morphologies[J]. Journalof Alloys and Compounds, 2009, 467(1-2): 369-373.3.Chen X, Mao S S. Titanium dioxide nanomaterials:Synthesis, properties, modifications, andapplications[J]. Chemical Reviews, 2007, 107(7): 2891-2959.4.Pan S, An L, Li W, et al. Hydrothermally grown ZnOnanorods and nanosheets: Characterization and gassensing properties[J]. Sensors and Actuators B: Chemical, 2011, 156(2): 700-706.5.Singh R P, Singh P, Singh A K. A comprehensive review onsynthesis, characterization, photocatalytic activity,and mechanism of ZnO nanoparticles[J]. Advances inColloid and Interface Science, 2017, 242: 65-79.结论经过实验和分析，本文得出以下结论： 1. 水热法是一种可行的制备氧化锌纳米材料的方法； 2. 反应温度、时间和溶液浓度是影响氧化锌纳米材料制备和性质的关键因素； 3. 制备得到的氧化锌纳米材料在形貌、结晶性、光学性质和催化性能等方面表现出良好的性质； 4. 氧化锌纳米材料具有潜在的光学、电化学和催化应用前景。
《纳米棒状ZnO自组装结构的制备及其光电性能研究》
《纳米棒状ZnO自组装结构的制备及其光电性能研究》篇一一、引言随着纳米科技的飞速发展，纳米材料因其独特的物理和化学性质，在众多领域展现出了广阔的应用前景。
其中，氧化锌（ZnO）作为一种宽禁带、高激发束缚能的半导体材料，因其良好的光电性能而备受关注。
本文以纳米棒状ZnO自组装结构为研究对象，详细探讨了其制备方法及其光电性能。
二、纳米棒状ZnO自组装结构的制备（一）实验材料与设备本实验所使用的材料主要包括氧化锌粉体、氢氧化钠、氢氧化钾等。
实验设备包括磁力搅拌器、高温反应釜、离心机、电镜等。
（二）制备方法本实验采用水热法制备纳米棒状ZnO自组装结构。
首先，将氧化锌粉体溶于适量的去离子水中，形成一定浓度的锌盐溶液；其次，向溶液中加入适量的氢氧化钠和氢氧化钾，调节溶液的pH 值；然后，将溶液置于高温反应釜中，在一定的温度和压力下进行水热反应；最后，通过离心、洗涤、干燥等步骤得到纳米棒状ZnO自组装结构。
三、结构与形貌分析（一）结构分析通过X射线衍射（XRD）技术对所制备的纳米棒状ZnO进行结构分析。
结果显示，所制备的ZnO为六方纤锌矿结构，具有良好的结晶性。
（二）形貌分析利用扫描电子显微镜（SEM）对所制备的纳米棒状ZnO进行形貌观察。
结果显示，所制备的ZnO为直径约几十纳米的棒状结构，且呈现出自组装的特点，形成了三维网络结构。
四、光电性能研究（一）光吸收性能通过紫外-可见光谱（UV-Vis）对所制备的纳米棒状ZnO的光吸收性能进行研究。
结果显示，ZnO纳米棒在紫外光区域具有较高的光吸收性能，且随着波长的增加，光吸收逐渐减弱。
（二）光电导性能在黑暗和光照条件下，分别测量所制备的纳米棒状ZnO的电流-电压（I-V）曲线。
结果显示，在光照条件下，ZnO纳米棒的光电导性能明显增强，表明其具有良好的光响应性能。
五、结论本文采用水热法成功制备了纳米棒状ZnO自组装结构，并通过XRD、SEM、UV-Vis和I-V等手段对其结构和光电性能进行了研究。
zno纳米线
ZnO纳米线的研究进展摘要：ZnO纳米线是很重要的准一维纳米材料。
本文主要介绍ZnO纳米线的合成、结构分析、特性和应用。
首先，本文讨论了纳米线合成步骤的设计以及分别通过气相和化学生长方法合成纳米线。
其次，本文描述了ZnO纳米线独特的光电性能和气敏特性。
最后，本文对一些使用纳米线制作的新器件和应用进行了跟踪报道，如超灵敏的化学生物纳米传感器，染料太阳能电池，发光二极管，纳米激光器等。
1. 引言在纳米技术领域，最引人注目并且最具代表性的一维纳米结构主要有三种：碳纳米管、硅纳米线和ZnO纳米线/纳米带。
ZnO作为一种优良的纳米材料，已经引起人们很大的兴趣。
ZnO作为一种重要的半导体材料，在光学、光电子学、能源、生物科技等方面有广泛的应用（图1）[1]。
它所展现出的丰富的纳米结构形态，是其它材料无法比拟的。
图1 ZnO特性和应用的概要[1]2. ZnO的晶体结构通常情况下，ZnO具备纤锌矿结构，其晶胞为六角形，空间群为C6mc，晶格常数为a = 0.3296nm，c = 0.52065nm。
O2-和Zn2+构成正四面体单元，整个结构缺乏中心对称。
ZnO的结构可以简单描述为：由O2-和Zn2+构成的正四面体组成的大量交互平面，沿c轴叠加形成的，如图2所示[2]。
图2 ZnO的纤锌矿结构[2]3. ZnO纳米线的合成氧化物纳米结构的合成主要通过高温下的物理气相生长途径和低温下的化学途径。
3.1 VLS生长纳米线可以应用于制作激光器、发光二极管及场效应晶体管。
ZnO纳米线生长需要用到基底和晶体颗粒。
大规模优良的垂直ZnO纳米线阵列最早生长在（1120）晶面取向的蓝宝石基底上，其中用Au纳米颗粒做催化剂[3]。
不像通常的VLS过程，纳米线阵列的生长需要适当的生长速率，因为催化剂需要是熔融态，并且构成合金，从而一步步凝结，最后在蓝宝石表面上完成外延生长。
因此，需要相对较低的生长温度来减小气体浓度。
把ZnO和石墨粉末混合在一起，也就是碳热蒸发，可以把气化温度从1300℃降低到900℃。
水热法制备纳米氧化铟的方法
水热法制备纳米氧化铟的方法
水热法是一种常用的制备纳米材料的方法之一。
其基本原理是在
高温高压下将适当比例的前驱体溶液置于反应锅中，通过调节反应条
件（如反应温度、时间和压力等），在溶液中形成一定阶次的胶体粒子，最终在减压冷却的过程中，制备出所需的纳米材料。
在制备纳米氧化铟过程中，水热法也被广泛应用。
其主要步骤为：首先制备氧化铟的前驱体，如氧化铟乙醇溶胶液；然后将前驱体溶液
置于反应锅中，控制反应温度、时间和压力等条件，使其形成一定阶
次的氧化铟胶体粒子；最后将反应产物经过离心、洗涤和干燥等步骤，即制备出纳米氧化铟。
水热法制备纳米氧化铟的优点在于制备简单、成本低廉、对环境
友好，同时还可以控制纳米材料的形貌和粒径等特性，使其具有更好
的应用性能。
因此，这种方法在纳米材料的制备和应用中具有广泛应
用前景。
水热法制备纳米线阵列综述
水热法制备锥状ZnO纳米线阵列及其光电性研究水热法制备锥状ZnO纳米线阵列及其光电性研究摘要ZnO是一种在光电领域中具有重要地位的半导体材料。
采用聚乙二醇(PEG(2000))辅助的水热合成法制备出了粒径较为均匀的锥状氧化锌纳团线阵列, 并用SEM、XRD对其进行了表征。
实验结果表明,表面活性剂(PEG22000)和氨水的加入量对ZnO纳米线阵列的形貌有直接的影响;分析出了不同体系中的化学反应过程及生长行为，研究了衬底状态、生长溶液浓度、生长时间、pH值等工艺参数对薄膜生长的影响，并对薄膜柱晶等特殊形貌晶体的生长机理进行了探讨。
研究表明：薄膜的晶粒成核方式主要为异质成核，柱晶的生长方式为层-层生长。
生长的ZnO柱晶的尺寸和尺寸分布与晶种层ZnO晶粒有着相同的变化趋势。
随着生长液浓度的增加，ZnO棒晶的平均直径明显增大。
生长体系长时间放置，会导致二次生长，形成板状晶粒。
NH3·H2O生长系统，可以调节pH值来控制薄膜的生长。
对于碱性溶液体系，ZnO合适的生长温度为70~90℃，通过调节温度，可以改变纳米棒的生长速率。
关键词：ZnO薄膜,低温,水热法,薄膜生长HYDROTHERMAL SYNTHESIS OF ZnO NANOWIRE ARRAYSCONE AND OPTOELECTRONICRESEARCHABSTRACTZnO is an important area in the status of photovoltaic semiconductor material.Polyethylene glycol (PEG (2000)) assisted hydrothermal synthesis were prepared by a more uniform particle size of zinc oxide nano cone line array group and use SEM, XRD characterization was carried out. The results show that surfactant (PEG22000) and ammonia addition on the morphology of ZnO nanowire arrays have a direct impact; analyze the different systems of chemical reactions and growth behavior of the state of the substrate, growth concentration, growth time, pH, and other process parameters on film growth, and morphology of thin film transistors and other special column crystal growth mechanism was discussed. The results show that: the film grain nucleation is mainly heterogeneous nucleation, crystal growth patterns column for the layer - layer growth. The growth of ZnO crystal size and column size distribution of ZnO grain and seed layer have the same trend. With the increase in the growth of concentration, ZnO rods significantly increased the average diameter of crystal.Growth system extended period of time will lead to secondary growth, the formation of tabular grains. NH3 • H2O growth system, you can adjust the pH value to control the film growth. The alkaline solution system, ZnO is a suitable growth temperature 70 ~ 90 ℃, by adjusting the temperature, can change the growth rate of nanorods.Key words：ZnO films, low temperature, hydrothermal method, thin film growth目录中文摘要 (i)Abstract (ii)第一章绪论............................................................................... (1)1.1..纳米科技 (1)1.1.1纳米材料的结构单元 (1)1.1.2纳米材料的特性 (2)1.2纳米ZnO材料的特性 (4)1.2.1 ZnO的晶体结构 (4)1.2.2 ZnO的光电性能 (5)1.2.3 ZnO的紫外受激发射 (6)1.3 ZnO纳米材料的应用 (7)1.3.1表面声波（SAW）1.3.2半导体紫外激光器 (11)1.3.3太阳能电池 (11)1.3.4 表面型气敏器件 (12)1.3.5缓冲层和衬底 (13)第二章溶胶一凝胶成膜原理及实验方法..................……2.1引言..................··········……2.2溶胶一凝胶技术的特点 (17)2.3煅烧和烧结2.4溶胶一凝胶法制备薄膜的常用方法 (20)旋涂法.......................……浸涂提拉法...................……2.5影响因素 (21)2.5.1水解度 (21)2.5.2溶胶浓度..................................，. (21)2.5.3温度 (22)2.5.4催化剂 (22)2.6试剂及仪器设备 (22)2.6.1试剂的选用 (22)2.6.2实验器材 (23)2.7薄膜的制备过程 (23)2.7.1基片的清洗 (23)2.7.2旋涂法镀膜 (25)2.7.3干燥和热处理 (25)2.8几种主要的分析方法简介 (26)2.8.IX射线衍射分析 (26)2.8.2荧光分光光度法 (26)2.8.3紫外一可见分光光度法 (26)2.8.4原子力显微分析 (27)2.8.5扫描电子显微分析 (27)第一章绪论1.1纳米科技“纳米”是一个尺度的度量，最早把这个术语用到技术上的是日本在1974年底，但是以“纳米”来命名的材料是在20世纪80年代，它作为一种材料的定义把纳米颗粒限制到1-100 nm范围。
《ZnO纳米材料的水热法制备及丙酮气敏性能优化研究》范文
《ZnO纳米材料的水热法制备及丙酮气敏性能优化研究》篇一一、引言随着纳米科技的飞速发展，氧化锌（ZnO）纳米材料因其独特的物理和化学性质，在光电子器件、传感器、催化剂等领域展现出广泛的应用前景。
ZnO纳米材料的气敏性能对于气体检测、环境监测和安全防护等领域具有极高的应用价值。
本文将详细介绍ZnO纳米材料的水热法制备工艺及其在丙酮气敏性能的优化研究。
二、ZnO纳米材料的水热法制备1. 材料与试剂制备ZnO纳米材料所需的主要材料和试剂包括：锌盐（如硝酸锌）、碱（如氢氧化钠）、去离子水以及表面活性剂等。
2. 制备方法水热法是一种制备ZnO纳米材料的常用方法。
具体步骤如下：（1）将一定浓度的锌盐溶液与碱溶液混合，调节pH值；（2）加入表面活性剂，以控制ZnO纳米颗粒的形貌和尺寸；（3）将混合液转移至反应釜中，加热并保持一定时间；（4）反应结束后，冷却、离心、洗涤，得到ZnO纳米材料。
3. 制备工艺优化通过调整反应物的浓度、pH值、反应温度和时间等参数，可以优化ZnO纳米材料的制备工艺，提高其产率和质量。
三、丙酮气敏性能优化研究1. 丙酮气敏性能测试采用气敏传感器对制备的ZnO纳米材料进行丙酮气敏性能测试。
通过测量传感器在不同浓度丙酮气体下的电阻变化，评估其气敏性能。
2. 性能优化措施（1）材料改性：通过掺杂其他元素或采用复合材料的方法，提高ZnO纳米材料的气敏性能。
（2）表面修饰：利用表面活性剂或生物分子对ZnO纳米材料进行表面修饰，提高其与丙酮气体的相互作用，从而提高气敏性能。
（3）结构优化：通过调整ZnO纳米材料的形貌、尺寸和结晶度等，优化其气敏性能。
3. 优化效果分析通过对比优化前后的气敏性能测试结果，分析优化措施对ZnO纳米材料气敏性能的影响。
结果表明，经过优化后的ZnO纳米材料在丙酮气体检测方面表现出更高的灵敏度、更低的工作温度和更好的选择性。
四、结论本文研究了ZnO纳米材料的水热法制备工艺及其在丙酮气敏性能的优化研究。
水热法制备纳米材料3
水热法制备ZnO纳米棒10092629 朱晓清10092632 蒋桢一、实验目的：1、掌握水热合成方法。
2、掌握晶体分析方法。
二、实验原理：压强是高压釜内填充度、温度的函数，提高压强会提高成核速率，有利于粉体的产生，粉体粒径较小。
根据公式（1）P1V=nRT (1)P 2=P(2)P=P1+P2=nRT/V+P(3)式中：P1——T温度时高压釜内空气的压强；P2——T温度时高压釜内水的压强；P——T温度时高压釜内的总压强；P——T温度时水的饱和蒸汽压；V——高压釜内气体体积。
可以看出在一定的水热温度下，压强的大小依赖于反应器中的原始溶剂的填充度。
反应釜内的压强随填充度增大而升高。
ZnO纳米棒的形成过程可以分为两个阶段：第一阶段是成核阶段，第二阶段是生长阶段。
具体的形成过程可以用下列反应式表示：Zn2++2OH-→Zn(OH)2(4)(CH2)6N4+10H2O → 6HCHO + 4NH3·H2O (5)NH3·H2O ↔NH4++OH- (6)Zn2++4NH3→Zn(NH3)42+ (7)Zn(OH)2→ZnO+H2O (8)Zn(OH)42-→ZnO+ H2O+2OH- (9)当将氢氧化钠滴入含有Zn2+的水溶液中，边滴入边搅拌，溶液变浑浊，这是由于有Zn(OH)2白色胶体生成(见反应式4)，同时六次甲基四胺水解产生的氨水（见反应式5），作为螯合剂通过和Zn2+结合而形成胺化合物Zn(NH3)42+（见反应式7），而溶液中生成的Zn(OH)42-为这个过程提供了条件，在这种溶液环境下，一部分的Zn(OH)2胶体分解成Zn2+和OH-，当Zn2+和OH-的浓度大到超过某个临界值时，就会有大量的ZnO 晶核形成，那么最终的晶体生长过程就开始了（见反应式8和9）。
方法一（首选）三、实验仪器和试剂：1、仪器：超声清洗机，烧杯，水热合成反应釜，鼓风干燥箱，XRD衍射仪，扫描电子显微镜，紫外可见分光光度计。
水热法制备氧化锌纳米棒
500℃
水热釜 90℃下处理2h
0.1mol醋酸锌+0.1mol乙 醇胺+10ml乙醇制得溶液
0.02mol/L硝酸锌与0.02mol/L 六亚甲基四胺混合溶液30mL
该图是用前驱体溶液旋转涂覆处理一次后纯钛表面ZnO 的放大1000倍的SEM形貌图像，可以观察到ZnO的棒状结 构，这些棒状结构是杂乱排列的，并无定向生长，长度 为10μm左右。
图1b是放大5000倍的SEM图像，可以看到棒状结构周围 的不规则结构与花类似，是许多片状结构的集合，且棒 状结构的直径为2μm左右。
左图分别是放大 12000倍和22000倍后 的SEM图像，此时花 状结构更为清晰，其 类似花瓣的片状排列 也是无规则的，各片 状பைடு நூலகம்法向量方向各异， 故部分片状平面与样 品垂直，在图像中显 示为带有尖刺，并且 这些片状也并非是平 面结构，而是具有一 定的弧度，与半圆筒 面更为接近
该图是用前驱体溶液旋转涂覆处理两次后纯钛表面放大 1000倍的SEM图像，形貌大致与旋转涂覆一次的一样， 但带刺的条状结构更多一点，棒状结构长度仍为10μm左 右。
该图是放大2500倍的SEM图像，可以看出带刺的条状 结构是图1中讨论的花状结构相互连接的结果，并且棒 状结构也是从花状结构中长出来的，可以认为是片状 结构的弧度不断增加，最后两端交接形成棒状结构。
水热法制备氧化锌纳米棒
11级高分子材料 王吉康 指导教师 吴水林
目录
实验的目的与意义 实验原料 实验流程
样品的表征与分析
ZnO棒状阵列的形成机理 实验总结
实验的目的与意义
钛在生理环境中具有良好的化学稳定性、良好的机 械力学性能及良好的生物相容性，因而受到了医学 界的广泛关注。但其作为植入体，又不可避免与生 理环境中细菌接触并产生炎症。因此，对其表面改 性以提高抗菌性也就很有必要。氧化锌却具有较高 的化学稳定性和较好的生物兼容性，对大肠杆菌及 金黄色葡萄球菌等具有良好的抗菌性，当质量分数 为2%时，对大肠杆菌的抑菌率可达到99%。本实验 旨在通过水热法在钛表面生产ZnO纳米棒阵列。
纳米结构ZnO的制备及性能研究
纳米结构ZnO的制备及性能研究一、本文概述氧化锌（ZnO）是一种重要的半导体材料，因其独特的物理和化学性质，在纳米科技领域引起了广泛的关注。
纳米结构ZnO的制备及性能研究对于推动材料科学、电子学、光电子学、生物医学等多个领域的发展具有重要意义。
本文旨在深入探讨纳米结构ZnO的制备方法、结构特性、以及其在各种应用场景中的性能表现。
本文将概述纳米结构ZnO的基本性质，包括其晶体结构、能带结构、光学特性等。
随后，我们将详细介绍几种常见的纳米结构ZnO制备方法，包括物理法、化学法以及生物法等，并对比各种方法的优缺点。
在此基础上，我们将重点关注纳米结构ZnO的性能研究，包括其电学性能、光学性能、光催化性能、以及生物相容性等。
我们将通过实验数据和理论分析，全面揭示纳米结构ZnO的性能特点及其在不同应用场景中的潜在应用价值。
本文还将展望纳米结构ZnO的未来发展趋势，探讨其在新能源、环保、生物医学等领域的应用前景。
我们希望通过本文的研究，能够为纳米结构ZnO的制备和性能优化提供有益的参考，推动其在各个领域的实际应用。
二、ZnO纳米结构的制备方法ZnO纳米结构的制备方法多种多样，主要包括物理法、化学法以及生物法等。
这些方法的选择取决于所需的ZnO纳米结构的尺寸、形貌、纯度以及应用的特定要求。
物理法：物理法主要包括真空蒸发、溅射、激光脉冲沉积等。
这些方法通常在高温、高真空环境下进行，能够制备出高质量的ZnO纳米结构。
然而，这些方法通常需要昂贵的设备和复杂的操作过程，限制了其在大规模生产中的应用。
化学法：化学法因其设备简单、操作方便、易于大规模生产等优点，在ZnO纳米结构制备中得到了广泛应用。
其中，溶胶-凝胶法、化学气相沉积法、水热法和微乳液法等是常用的化学制备方法。
例如，溶胶-凝胶法通过控制溶液中的化学反应，可以制备出具有特定形貌和尺寸的ZnO纳米颗粒。
化学气相沉积法则可以通过调节反应气体的流量、温度和压力等参数，实现ZnO纳米线的可控制备。
纳米氧化锌的制备及其光催化性能研究
纳米氧化锌的制备及其光催化性能研究近年来，纳米材料的研究越来越受到人们的关注。
其中，纳米氧化锌因其具有优异的光催化性能，被广泛应用于治水、治污等环境领域中。
本文将对纳米氧化锌的制备及其光催化性能进行探讨。
一、纳米氧化锌的制备方法目前，纳米氧化锌的制备方法主要有溶胶凝胶法、热分解法、水热法及物理法等。
这里我们以水热法为例，介绍一下纳米氧化锌的制备过程。
1. 准备氧化锌前驱体将氧化锌粉末加入到无水乙醇中，并且加热搅拌至氧化锌完全溶解，得到氧化锌前驱体。
2. 加入还原剂和表面活性剂将还原剂加入到氧化锌前驱体中，搅拌使之均匀混合。
在此基础上，加入表面活性剂，搅拌使之均匀混合。
3. 水热反应将混合物在高温高压下进行水热反应，得到纳米氧化锌。
二、纳米氧化锌的光催化性能纳米氧化锌作为一种光催化材料，具有优异的光催化性能，在环境领域中有着广泛的应用。
下面我们将从三个方面分析纳米氧化锌的光催化性能。
1. 触发条件纳米氧化锌的光催化活性主要依赖于UV光的照射。
当纳米氧化锌吸收UV光时，电子将从价带上升至导带，引发光催化反应。
此外，纳米氧化锌的光催化活性还与其晶格结构、晶粒大小和表面形貌等因素有关。
2. 反应机理纳米氧化锌的光催化作用可概括为两步反应：第一步是电子-空穴对的产生，第二步是电子-空穴对在材料表面进行氧化还原反应。
具体来说，当纳米氧化锌吸收到UV光后，电子将从价带上升至导带，形成电子-空穴对。
在材料表面，电子将与氧分子结合生成氧负离子，从而起到氧化反应的作用；空穴则会与水分子结合形成氢离子和氢氧离子，从而起到还原反应的作用。
3. 影响因素纳米氧化锌的光催化性能受到多种因素的影响，其中晶格结构是影响其性能的关键因素之一。
晶体结构良好的纳米氧化锌比表面积小的氧化锌光催化活性更高。
此外，纳米氧化锌的表面形貌、晶粒大小、材料纯度等因素都会影响其光催化性能。
综上所述，纳米氧化锌作为一种具有优异光催化性能的材料，在环境治理领域有着广泛的应用前景。
ZnO纳米半导体材料制备
ZnO纳米半导体材料制备ZnO纳米半导体是一种重要的半导体材料，在化学、电子学、材料学等领域有着广泛的应用。
本文主要介绍ZnO纳米半导体材料的制备方法及其应用。
一、ZnO纳米半导体材料制备方法1. 溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是一种常用的制备ZnO纳米材料的方法。
该方法以氧化锌为前驱体，将其以适当的浓度溶解在有机溶剂中，加入表面活性剂后通过水热处理得到ZnO纳米晶粒。
2. 水热法水热法是一种快速简单的制备ZnO纳米半导体材料的方法。
该方法可以通过改变反应物浓度、反应温度和反应时间等条件来控制ZnO纳米晶粒的大小和形状。
3. 热分解法热分解法是一种通过分解金属有机化合物制备ZnO纳米晶粒的方法。
该方法可以制备高品质的ZnO纳米晶粒，但需要高温下进行反应，操作较为复杂。
4. 气相沉积法气相沉积法是一种将气相反应物在高温下沉积在基底表面上制备ZnO纳米晶粒的方法。
该方法可以通过控制反应条件来调控ZnO 纳米晶粒的大小和形状。
二、ZnO纳米半导体材料的应用1. 光电器件ZnO纳米半导体材料在太阳能电池、LED等光电器件方面有着广泛的应用。
ZnO纳米材料可以提高器件的光电转换效率、增加光敏度、减少暗电流等。
2. 生物医学领域ZnO纳米材料在生物医学领域有着广泛的应用。
ZnO纳米颗粒可以用作抗菌剂、药物传递系统、生物成像等方面。
3. 环境保护ZnO纳米材料在环境保护领域有着广泛的应用。
ZnO纳米颗粒可以用作光催化材料、气体传感器、废水处理等方面。
4. 纳米传感器ZnO纳米材料在纳米传感器领域有着广泛的应用。
ZnO纳米颗粒可以用作气敏材料、湿度传感器等方面。
ZnO纳米半导体材料是一种重要的材料，在各个领域都有着广泛的应用前景。
随着制备技术的不断发展，ZnO纳米材料的性能和应用将会得到更大的提升。
纳米zno 磁
纳米ZnO磁引言纳米ZnO是一种具有广泛应用潜力的半导体材料，其独特的磁性性质使其在磁学领域引起了极大的关注。
本文将深入探讨纳米ZnO的磁性质及其应用，以期对相关研究和应用有更深入的了解。
纳米ZnO的制备方法纳米ZnO可以通过多种方法制备，常见的有物理法、化学法和生物法。
下面将对几种常见的制备方法进行简要介绍。
物理法1.热蒸发法：通过在高温下将金属Zn蒸发，然后在基底上沉积形成纳米ZnO。
2.溅射法：利用高能离子轰击金属Zn目标，将Zn原子扔出并沉积在基底上形成纳米ZnO。
化学法1.水热法：将金属Zn与水和氧化剂在高温高压条件下反应，生成纳米ZnO。
2.水热合成法：将阳离子和阴离子反应生成沉淀，然后通过煅烧得到纳米ZnO。
生物法利用生物模板，如细菌、酵母等，将纳米ZnO沉积在其表面形成纳米结构。
纳米ZnO的磁性质纳米ZnO磁性的产生与其表面缺陷、晶格结构、掺杂等因素密切相关。
下面将从这些方面对纳米ZnO的磁性质进行探讨。
纳米ZnO表面的缺陷对其磁性有着重要影响。
表面缺陷可以提供未配对自旋，从而产生磁性。
例如，氧空位和氧缺陷可以引入未配对自旋，并通过超交换相互作用来决定纳米ZnO的磁性。
晶格结构纳米ZnO的晶体结构也对其磁性质起着重要作用。
晶格缺陷和晶格畸变可以导致自旋偏转和自旋翻转，从而产生磁性。
此外，纳米ZnO的晶粒大小和形状也会影响其磁性。
掺杂通过掺杂一定量的过渡金属、稀土元素等，可以有效改变纳米ZnO的磁性。
例如，Co、Ni等过渡金属的掺杂可以引入自旋极化，从而增强纳米ZnO的磁性。
纳米ZnO的应用纳米ZnO具有独特的磁性质，因此在多个领域有着广泛的应用前景。
磁存储利用纳米ZnO的磁性质，可以实现高密度、高速率的磁存储器件。
纳米ZnO的小尺寸和可调控的磁性使其成为理想的磁存储介质。
磁共振成像纳米ZnO具有优良的磁共振成像性能，可用于生物医学领域的磁共振成像。
其高信噪比和对比度使其成为生物组织的理想成像材料。
《ZnO纳米材料的水热法制备及丙酮气敏性能优化研究》
《ZnO纳米材料的水热法制备及丙酮气敏性能优化研究》篇一一、引言随着纳米科技的飞速发展，ZnO纳米材料因其独特的物理和化学性质在诸多领域，如光电、催化、传感器等，都表现出优异的性能。
本文旨在研究ZnO纳米材料的水热法制备工艺，并进一步探讨其丙酮气敏性能的优化。
二、ZnO纳米材料的水热法制备1. 材料与方法ZnO纳米材料的水热法制备主要涉及的是化学法，以锌盐为主要原料，通过控制反应条件（如温度、压力、时间等）来实现ZnO纳米结构的可控合成。
其具体步骤包括：准备原料、配置反应溶液、水热反应、洗涤和干燥等步骤。
2. 结果与讨论通过水热法成功制备出ZnO纳米材料，通过X射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）等手段对产物进行表征。
结果表明，制备的ZnO纳米材料具有较高的纯度和良好的结晶度，且形貌规整，尺寸均匀。
三、丙酮气敏性能的优化研究1. 材料与方法为了优化ZnO纳米材料的丙酮气敏性能，我们采用了表面修饰、掺杂等手段。
首先对ZnO纳米材料进行表面修饰，以提高其比表面积和活性；然后通过掺杂其他元素，改善其电子结构和表面化学性质，从而提高其对丙酮气体的敏感度。
2. 结果与讨论经过表面修饰和掺杂处理后，ZnO纳米材料的丙酮气敏性能得到显著提高。
通过气敏传感器测试，我们发现优化后的ZnO纳米材料对丙酮气体的响应速度更快，灵敏度更高。
此外，我们还研究了不同温度、湿度等环境因素对气敏性能的影响，为实际应用提供了有力的参考。
四、结论本文成功制备了ZnO纳米材料，并对其丙酮气敏性能进行了优化研究。
通过水热法，我们得到了形貌规整、尺寸均匀的ZnO 纳米材料；通过表面修饰和掺杂处理，提高了其对丙酮气体的敏感度和响应速度。
此外，我们还研究了环境因素对气敏性能的影响，为实际应用提供了重要的参考。
本研究为ZnO纳米材料在气体传感器领域的应用提供了新的思路和方法，具有重要的科学意义和应用价值。
未来，我们将继续深入研究ZnO纳米材料的制备工艺和气敏性能，以期在更多领域实现应用。
水热法合成纳米氧化锌
水热法合成纳米氧化锌一、引言二、实验部分2.1实验仪器2.2实验药品2.3实验内容2.3.1水热合成纳米氧化锌称取8.9482gZn（NO3).6H2O固体溶解于20ml去离子水中，在充分搅拌条件下缓慢滴加2 5％的浓氨水，至生成的沉淀恰好消失为止( p H≈10 )，得到前驱体溶液(其浓度认为等于Zn的浓度)。
将上述溶液转移到聚四氟乙烯内胆的高压釜中，保持其填充度为80％。
在180℃下反应3h后，自然冷却至室温。
抽滤并收集白色沉淀，然后用去离子水反复冲洗以除去吸附的多余离子，于90℃烘箱中干燥以备表征。
2.3.2草酸高温合成纳米氧化锌称取3.111gZn（NO3).6H2O溶解于20ml去离子水，在充分搅拌情况下缓慢滴加滴加草酸溶液(1~2d每秒为宜），使之沉淀完毕，搅拌0.5h，进行抽滤，用去离子水和无水乙醇洗涤，放入90℃烘箱干燥2h，然后高温700℃灼烧2h。
2.3.3在玻璃基体上生长纳米氧化锌阵列（1）晶种层的制备载玻片衬底先后在稀氢氟酸、氢氧化钠溶液、去离子水和无水酒精中超声清洗，然后放入烘箱中烘干备用。
Z n O种子液配制如下：制备等量的0.001mol/L和0.002mol/L的硝酸锌溶液，于磁力搅拌下分别缓慢滴加稀氨水，直至沉淀消失,在60℃水浴30min获得均匀澄清溶液采用浸渍提拉法在清洁衬底上涂敷Z n O凝胶膜：浸人种子液的浸渍时间为1 min，提拉速度0 .8 5 m m/s,8 0℃烘箱烘干,重复以上操作3次,最后将涂有薄膜的衬底进行热处理5 5 0℃，保温 1.5h 。
最终获得晶种膜。
（2）水溶液生长一定量的硝酸锌和氨水( 2 5 ％) 加入去离子水中。
配制20ml的生长液。
搅拌均匀并密封，锌浓度范围为0.001mol/L。
氨水和硝酸锌的物质的量的比为4:1至11:1，将有晶种层的衬底放人装有生长液的密封反应釜中。
于9 0℃水浴中保持6h。
硝酸溶液( p H = 0.4 ) 和氨水(2 5 ％) 被用来进行生长液p H值( 8.2~9.8) 的原位二次调整。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
水热法制备ZnO纳米结构及其应用摘要纳米结构的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，同时展望了ZnO纳米结构在各领域中的最新应用。
关键词ZnO纳米结构水热法生长机理生长调控应用引言氧化锌是一种宽禁带直接半导体材料，室温下其禁带宽度为3.37 eV，激子束缚能为60 meV，可以实现室温下的激子发射，产生近紫外的短波发光，被用来制备光电器件，如紫外探测器、紫外激光器等。
另外ZnO还具有很好的导电、导热和化学稳定性能，在太阳能电池、传感器和光催化方面有广泛的应用前景。
因此成为国际上半导体材料研究的热点之一。
而一维半导体材料更由于其独特的物理特性及在光电子器件方面的巨大潜力，备受人们的关注[1, 2]。
将纳米ZnO用于电致发光器件中对提高器件性能很有帮助[3]。
在基底上高度有序生长的ZnO 纳米结构可制作短波激光器[2]和Graetzel太阳能电池电极[4]，成为人们的研究热点。
目前国内外研究者已成功地合成了多种ZnO纳米结构：Huang等[5]制备出的ZnO纳米铅笔状结构具有尖端和高的比表面积，有望用于场发射微电子器件方面；杨培东[6]、Shingo Hirano[7]小组分别用气相传输法和水热法合成的ZnO纳米线阵列表现出室温紫外激光发射行为，可用来制备紫外纳米激光器；张立德[8]研究小组用简单的热蒸发方法得到了一种ZnO纳米薄片状结构，可用于纳米传感器方面。
另外，研究者还制备出ZnO纳米环、纳米带、纳米花和多足状等结构。
合成ZnO纳米结构的方法多种多样，主要有气相沉积法、模板法及催化助溶法、电化学法，其它还有诸如沉淀法、溶胶-凝胶法、多羟基化合物水解法等。
近年来水热法制备ZnO纳米结构成为了研究者关注的热点，与其它方法相比，水热法具有设备简单，反应条件温和，可大面积成膜，工艺可控等优点。
1.水热法制备ZnO纳米结构简介及研究新进展1.1水热法制备ZnO纳米结构简介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。
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。
1.2水热法制备ZnO纳米结构的研究新进展ZnO纳米结构是水热法制备较多的材料，目前，水热法已经成功地制备了不同形状的ZnO纳米结构，如图1所示。
关于ZnO水热制备的SCI论文已达数百篇，它是目前水热合成的材料中形貌特征最丰富的材料。
图1 丰富多彩的ZnO纳米结构:(a)ZnO纳米线阵列、(b)单根ZnO纳米棒、(c)ZnO纳米块、(d)选择性生长的ZnO纳米簇、(e)ZnO纳米片、(f)ZnO纳米花、(g)ZnO纳米带、(h)ZnO纳米絮以及(i)ZnO纳米针状结构。
为了有效控制其形貌与尺寸，研究者采用了各种方法来改进ZnO纳米结构的水热合成工艺，比如添加表面活性剂、络合剂或其他辅助剂是常用的一种手段，这些助剂包括十六烷基四甲基澳化胺(CTAB)、六次甲基四胺(HMT)、十二烷基磺酸钠(SDS)、聚乙烯醇(PV A)、柠檬酸(CA)等。
孙灵东等利用CTAB—水—环己醇—庚烷体系在140℃水热处理20小时得到了ZnO的纳米线[10]。
而利用HMT 对锌离子的络合作用，可以使得ZnO在较低的温度下(90℃)实现沿着C轴方向生长，从而得到ZnO的阵列[11]。
张辉等人利用柠橡酸CA、CTAB、PV A等辅助水热法制备了盘形状、花状等各种形貌的ZnO纳米结构[12]。
另外，水热法也可以用来制备ZnO纳米阵列，Guo等人利用水热法合成具有较好排列ZnO纳米柱阵列[13]。
同时，最近研究者对传统水热法进行了一些有效的改进，产生了如下新型的特殊水热法：①磁场水热法，②电化学水热法，③微波水热法，④超声水热法等。
这些特殊水热法快速、高效，因而近年来受到越来越多的关注。
2.ZnO纳米结构的生长2.1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在过量氨根离子存在的条件下水解形成生长基元锌氨络离子(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 + 2NH4ClZn(OH)2 + 4NH4·OH = Zn(NH3)42+ + 2OH- + 4H2O Zn(NH3)42+ + 2OH- = ZnO + 4NH3 + H2O图2 ZnO纳米结构的生长机理示意图图2为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，如图4(a)~(c)；当加入1631的量逐渐增加时，得到的产物为比表面积较大的六方柱的团聚体和六方短柱状的颗粒，如图2(d)~(e)，表明在ZnO纳米结构的生长过程中，1631对产物的比表面积有着显著的影响，经过分析，表面活性剂1631在ZnO晶核形成后的生长过程中主要有以下4种作用：(1)弱碱性作用，增大溶液的pH值有助于ZnCl2水解释放出Zn2+；(2)吸附作用，表面活性剂吸附在ZnO晶核或粒子的表面可以抑止其二维平面生长；(3)侵蚀作用，当表面活性剂的浓度增大到一定值时，其可侵蚀ZnO晶体的表面，在表面形成一定数量的缺陷，为后来ZnO晶粒提供二次成核的位置；(4)分散作用，表面活性剂可以分散已生长完全的ZnO晶体，防止其团聚。
2.2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等引入金属Cr的辅助以及采用RF淀积了较厚的ZnO籽晶层，可以达到70%的纳米棒横向生长，如图3所示[14]。
图3 在Si衬底上，引入金属Cr的辅助以及采用RF淀积了较厚的ZnO籽晶层，水热法在横向所生长的ZnO纳米棒阵列在密度调控方面，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。
图4 在Si衬底上，先期对ZnO籽晶层图形化处理，后生长的ZnO纳米图形化结构，采用电子束光刻技术对籽晶层进行图形化处理，从而实现了单根纳米棒生长的控制在纳米棒阵列图形化方面，通过对籽晶层先期图形化处理，可以设计各种图形，如图4[17](a)和(b)所示，另外采用电子束光刻等技术，可以图形化出只够一根纳米棒生长的籽晶颗粒，从而可实现对单根纳米棒生长的控制，如图4(c)所示，这不仅有利于图形化设计，对调控纳米棒密度等也较为有意义。
在高长径比(>50)纳米棒方面，水热法较难合成出高长径比一维ZnO纳米结构，但Yang等通过在溶液中加入(PEI)来抑制纳米棒侧面的生长，从而得到了长径比高达125的纳米线结构，如图5(a)所示，这对于需要高比表面积的器件，如太阳能电池以及传感器等比较有意义。
图5[17] (a)通过在水热法溶液中引入PEI试剂，生长得到的高长径比ZnO纳米线阵列，(b)在pH=13.2的溶液中所生长得到的二维纳米片结构在二维ZnO纳米结构方面，如纳米片等，尽管生长原理还没有一致的结论，但Sun等通过调节溶液pH值，既可以得到纳米棒结构(pH=9)，还可得到厚度为~20nm、宽度>200nm的二维的纳米片结构(pH=13.2)，如图5(b)所示。
由上可以看出，尽管水热法在调控纳米结构方面已有很大进步，但仍处于探索阶段。
3. ZnO纳米结构的性能及应用纳米线、纳米管、纳米棒、纳米片、纳米阵列、纳米花等形貌各异的ZnO 纳米材料，由于纳米效应，它们的结构和性能与块状材料显著不同，从而体现出特殊的应用潜力，特别是近年在场效应晶体管、肖特基二极管、紫外光探测器、气敏传感器、纳米发电机等领域中的器件应用，引起人们极大的研究兴趣[18]。
3.1化学传感领域由于金属氧化物表面的氧空位兼具电学活性和化学活性，这些氧空位作为n 型半导体的施主物质时，可显著提高氧化物的电导率。
当NO2和O2等分子吸附氧空位上的电荷后，可导致导带耗尽电子，所以处于氧化气氛中的ZnO为高阻状态。
当ZnO处于CO或H2等还原气氛中，气体将与表面的吸附氧反应，从而降低表面O2的浓度，最终导致电导率的提高。