水热法制备ZO纳米结构及其应用
ZrO2纳米粒子的水热合成
粒子具有高的离子传导率， 较大的介电常数 ， 较强的表面酸性 ， 耐高温 ， 耐腐蚀等性 质， 被广泛应用于光 、 电、 磁和热学等领域 ，例如固体电解质 ，催化剂载体，陶瓷材料和光敏材料等” 。二氧化锆晶体具有 ３ 种 晶相结构 ，１０ ０℃以下为单斜相结构 （ ｏｏｌ ｉ），在 １ ０ ２ Ｍ ｎｃｎ ｉｃ ０℃～ ３ ０ ２ ２ ７ ℃之间为四方 晶相 （ ｅ ａｏａ）， Ｔｔ ｇｎ１ ｒ
１３ 测试 仪器 ．
Ｓ ｍ ｎ ５０ ｉ ｅｓ ０５型 ｘ 射线衍射仪 （ Ｒ ｅ Ｄ 一 Ｘ Ｄ）；Ｈ ７５ 透射 电子显微镜 一 ６０
（Ｅ Ｔ Ｍ）； 日本 ＨＴ Ｈ 公 司 的 Ｓ４ ０ ＩＡＣ Ｉ － ３０扫描 电子 显微镜 （ Ｅ Ｓ Ｍ）。
２ 结果与讨论
２ １ 样 品的 ＸＲ ． Ｄ表征
据见表 １ ）。 Ｄ＝ ｆｆ ｏ０ ｋ （ｃ ｓ） ｌ
２ ，（ｏ ）
图 ２ ＺＯ： 米粒 子的 Ｘ Ｄ谱 图 ｒ纳 Ｒ
式中： 为衍射角； 为特征衍射峰的半高宽 ； 为ｘ 射线的波长（ｕ ． ． ４１ ） 为常数 （ ．）；Ｄ 一 Ｃ Ｋ 为０ｔ ８ ｍ ； ５ ｎ ０ ９
３ ＿，０９ ５．，５８， ４３４ ．，５５ ６．。分别对 应 于单斜 相 ＺＯ纳 米 晶体 的（ 、 ｒ １０） １
（１ １）、 （ １ ｌ １ ）、 （ ０ ）、 （ １ ２０ １２）、 （ １ ）、 （ ２ ）晶面 ； １ ３１ ０３ Ｘ Ｄ衍射峰 ２ ＝ ０ ， ０ ， ０ ， ２ 。 分别对应于四方相 ＺＯ Ｒ ０ ３ ． ５ － ６ ． ６． ， ２ ３ ２ ９ ｒ
第 ２ 卷第 １ ８ 期
２１ ０ ２年 １ 月
齐 齐 哈 尔 大 学 学 报
水热法制备ZnO纳米结构及其应用
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。
水热法制备纳米材料3
水热法制备纳米材料3水热法制备纳米材料3水热法是一种常用的制备纳米材料的方法，其原理是在高温高压的水热条件下，利用水分子的特性，通过化学反应在溶液中制备纳米颗粒或纳米结构材料。
水热法的优点在于其操作简单，反应条件温和，可制备出高纯度、均匀分散的纳米材料。
此外，水热法还具有选择性、晶型可控、易于扩展等特点，因此在纳米材料研究领域得到广泛应用。
水热法制备纳米材料的过程可以分为两步：前处理和水热反应。
前处理包括各种表面活性剂处理、溶解剂选择、PH值调节等。
水热反应的条件包括温度、压力、反应时间等。
下面以制备纳米氧化物为例，介绍水热法的具体操作步骤。
首先，准备所需的原料，例如钛酸四丁酯和乙二醇，同时在实验器具上进行清洗和干燥处理。
随后，将所需的乙二醇加入容器中，并加热至80℃左右，将钛酸四丁酯缓慢地滴加到乙二醇中，同时通过磁力搅拌使其混合均匀。
接下来，调整溶液的PH值，一般采用氨水或盐酸进行调节。
通过控制PH值，可以调节溶液中金属离子的浓度和颗粒的尺寸。
然后，将反应容器密封，加热至所需的温度，并保持一定的压力。
水热反应一般需要较高的温度和压力，因此需要采用特殊的反应器具进行操作。
在反应过程中，要注意保持溶液的温度和压力稳定，并定时采样进行分析。
最后，将反应产物进行分离和洗涤处理。
一般通过离心和洗涤的方法，将纳米颗粒或纳米结构材料从溶液中分离出来，并利用特殊仪器对其进行表征和分析，例如透射电镜、扫描电镜和X射线衍射等。
综上所述，水热法是一种常用的制备纳米材料的方法，其操作简单、条件温和，可以制备出高纯度、均匀分散的纳米材料。
随着纳米材料研究的不断深入，水热法的应用也会越来越广泛，对于制备各种功能性纳米材料具有重要的意义。
高温高压下的水热合成新型纳米材料
高温高压下的水热合成新型纳米材料随着科技的发展和人们对材料性能要求的不断提高，越来越多的新型材料被研发出来并应用于实际生产中。
其中，纳米材料是一类特殊的材料，具有很多独特的性质和应用价值。
然而，纳米材料的制备过程十分困难，一些传统方法需要耗费大量的能量和资源，同时还存在着制备难度大、纯度低等问题。
而借助于高温高压的水热合成技术，可以快速、有效地制备出高纯度、结晶度高、粒径均匀的纳米材料。
一、水热合成技术的基本原理和流程水热合成技术又称“水热法”，是一种利用高温高压水介质进行化学反应的方法，其基本原理是在高温高压的水环境下，水分子能够形成高度结构化的网络结构，使得反应物分子在其中发生特殊的化学反应，从而制备出纳米材料。
水热合成的基本流程包括三个步骤：反应液混合、高温高压反应和沉淀分离。
首先，将所需反应物按一定比例混合，并在恰当的条件下进行预处理，以去除一些不需要的杂质物。
接着将混合好的反应液置于水热反应釜中，加热到高温高压状态下进行化学反应。
在此过程中，反应物会发生复杂的物理和化学变化，生成新的纳米材料。
最后，通过离心、过滤、干燥等方法将制备好的纳米材料分离出来，即可得到纯净的纳米材料。
二、水热合成技术的应用和发展前景水热合成技术已经被广泛应用于各个领域，包括材料科学、化学、生物医学等。
具体来说，水热法可以制备出各种不同的纳米材料，比如金属、氧化物、硫化物等。
这些纳米材料具有很高的比表面积、粒径均匀等特点，广泛应用于生物医药、能源材料、环境保护和信息技术等领域。
在生物医学领域中，纳米材料可以用作生物传感器、药物载体、成像剂等。
例如，氧化铁纳米粒子可以作为MRI（磁共振成像）的成像剂，同时也可以作为光敏剂，用于肿瘤治疗；金纳米颗粒则可以用于癌细胞的检测、诊断和治疗。
在环境保护领域，纳米材料也有着重要的应用，比如可以用于废水处理、污染物检测等。
利用纳米材料可以达到高效、低能耗的废水处理效果；同时，纳米传感器可以对污染物进行高灵敏度检测，提高对环境污染的监控水平。
水热合成纳米材料的制备及其应用
水热合成纳米材料的制备及其应用纳米材料是指至少在一个维度上尺寸小于100纳米的材料，具有较高的比表面积、尺寸量子效应，以及材料本身特性的改变等优异性质。
纳米材料有着广泛的应用前景，如在催化、传感、生物医学、电子器件、航空航天等领域。
水热合成是制备纳米材料的一种重要方法，本文将详细介绍水热合成的原理、步骤以及应用。
一、水热合成的原理水热合成是一种在高温高压下利用水为反应介质进行化学反应的合成方法。
在水中，由于高温和高压的存在，水分子的特异性受到破坏，形成氢氧根离子和氢离子的会合态，并形成大量的氢氧离子，导致溶液的酸碱度明显升高，并形成了高阶结构类型的水合离子。
同时，由于高温和高压的存在，溶液的离子强度也大量增加。
在水热合成反应中，通常使用的反应物有金属盐、碳酸盐、氧化物、有机羧酸及其他含氧杂质等。
反应物在高温高压的水环境中，可以发生以下反应：(1) 氢氧根离子和氢离子的会合反应H+ + OH- → H2O(2) 氢氧根离子某种金属的氧化反应Me(H2O)n2+ + OH- → Me(OH)(H2O)n-1 + H2O(3) 水合离子的配位聚集nMe(OH)(H2O)n-1 → (Me(OH2)m)n(4) 粒子聚合(Me(OH2)m)n → Me括号在这里代表一些元素（如单质、氧化物、盐等）这些反应共同作用，在高温高压的水环境中完成纳米材料的制备。
二、水热合成的步骤水热合成的步骤主要包括反应物的选择、反应体系的设计、反应条件的控制以及产物的后处理等方面。
1. 反应物的选择在水热合成反应中，反应物的选择直接影响到产物的性质和应用。
常见的反应物有金属离子、氧化物、碳酸盐和有机酸等，不同的反应物提供不同的离子和电子特性，从而决定了产物的物理化学性质和应用。
2. 反应体系的设计反应体系的设计是决定水热合成反应成功的关键。
反应体系应由水、反应物和有机物等成分组成，不同的成分需要合理地组合在一起，以满足反应需要和产物性质要求。
《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。
一种新颖的ZnO纳米结构的自组装合成及发光性能
２ ％ 的 氨 水 ．内衬 聚 四 氟 乙烯 高 压 釜 ，ｘ 射 线 衍 射 仪 （ Ｒ ５ Ｘ Ｄ，Ｐｉｐ Ｗ ７０ ｕＫ ｈｌ ｓＰ １１ ，Ｃ ａ射 线 ，Ａ ＝ ｉ ０ ０５０ ｍ， 压 ４ Ｖ， 流 ４ Ａ） 场 发射 扫 描 电镜 （ ＥＳ Ｍ， Ｅ ＬＪＭ－７０ ） 配 有 ｘ射线 ． １４６ｎ 管 ０ｋ 管 ０ｍ ， Ｆ ．Ｅ Ｊ Ｏ Ｓ ６０ Ｆ ， 能量 谱仪 的透射 电镜 （ Ｅ ＪＯ Ｅ ２０ Ｘ， ０ Ｖ） Ｔ Ｍ， Ｅ ＬＪ Ｍ－ Ｃ ２０ｋ ，高分 辨 透射 电镜 （ Ｒ Ｅ ＪＯ Ｅ ２ １ ， ０ Ｈ Ｔ Ｍ， Ｅ ＬＪ Ｍ－００
一
种 新 颖 的 Ｚ Ｏ 纳 米 结 构 的 自组 装 ｎ 合成 及 发 光 性 能
艳 谭 学才 ，吴 ， 健 黄在银 ， ， 袁爱群
周泽广 ， 柴春 芳 米 ，
（ ．广西 民族大学化学与生态工程学 院，南宁 ５ ００ ； ．广西大学化学化工学 院，南宁 ５０ ０ ） １ ３０ ６ ２ ３０ ４
摘要
采用水热法制备了花生状 Ｚ Ｏ微米棒 ， 过 Ｘ Ｄ， Ｄ ｎ 通 Ｒ Ｅ Ｘ和 Ｆ —Ｅ 等技术分 析 了其物 相组 成 、 貌 ＥＳＭ 形
及尺寸 ； 通过变温荧光光谱测试及对所得谱 图的高斯 拟合研究 了该 Ｚ Ｏ微米棒 的荧光性能 ， ｎ 并将其在 ３ ０Ｋ ０ 时所得的谱 图与常规室温荧光谱图进行了 比较． Ｒ Ｅ Ｘ及 Ｆ —Ｅ Ｘ Ｄ， Ｄ ＥＳ Ｍ测试结果表 明， 该产物为长约ｌ ｍ， ０ 直径约 ２ ｍ 的花生状六方纤锌矿 Ｚ Ｏ微米棒 ； ｎ 荧光测试结果表明 ， Ｚ Ｏ微米棒有紫外峰 、紫峰和绿峰 ３ 该 ｎ 个发光峰 ，当温度从 ８Ｋ升至 ３０Ｋ时 ， ０ 各峰 的强度均有所减弱 ，同时紫外峰 出现蓝移 ，绿峰 出现红移 ，紫 峰峰位 出现特殊的… 形 （ Ｓ’ 红移一 蓝移一 红移 ） 移动．并对各 峰的产生及 随温度变化 的规律进 行了探讨 ．
水热法制备ZnO晶体及纳米材料研究进展
第35卷第5期人 工 晶 体 学 报 V o.l 35 N o .5 2006年10月 J OURNAL O F S YNTH ET IC CRYSTALS O ctober ,2006水热法制备Zn O 晶体及纳米材料研究进展付三玲1,2,蔡淑珍1,张晓军1,王伟伟1,韦志仁1(1.河北大学物理科学与技术学院,保定071002;2.河北农业大学理学院,保定071001)摘要:纳米Zn O 材料是新型宽禁带半导体材料,具有优良的光学及电学性能,在太阳能电池电极及窗口材料、声表面波材料、光电材料、敏感材料等方面得到广泛应用。
纳米Z n O 材料性能与制备技术有很大关系,本文综合评述了水热法制备纳米ZnO 材料研究现状,研究了其制备特点及制备机理,从纳米Zn O 晶体、阵列或薄膜、粉体三个方面制备实例研究了水热制备方法,最后探讨了纳米ZnO 材料发展前景。
关键词:氧化锌;水热法;进展;应用中图分类号:O 782 文献标识码:A 文章编号:1000-985X (2006)05-1016-06Progress i n H ydrother mal Preparati on T echni queof ZnO Crystal and N ano -materi a lFU San-ling 1,2,CAI Shu-zhen 1,Z HANG X iao -jun 1,WANG W ei -w ei 1,W ei Zhi -ren1(1.Coll ege of Phys i cs Science and T echnology ,H eb eiUn i versit y ,B aod i ng 071002,Ch i na ;2.Co ll ege of S cience ,H eb eiAgri cu lt u ralUn i vers i ty ,Baodi ng 071001,Ch i na)(Receive d 20F ebruary 2006)Abst ract :Nanostructured ZnO m ater i a l is one o f ne w type and w i d e band -gap se m iconductor m aterialsw it h m any e lectrica l and optical properties ,w hich has been i n vestigated due to their po tenti a l app licationssuch as transparent e lectrode and w i n do w m ateria ls in solar ce lls ,surface acoustic w ave m ateria ls ,photoe lectric m ateria ls ,sensi n g m aterials .The properties of nano -sized ZnO m aterial c l o se l y depended onm ateri a l preparation m ethods .H ydro t h er m a l preparation technique o f nano -ZnO m aterialw as rev ie wed i nth is paper .Its characteristic and preparation m echanis m w ere investigated ,and preparati o n ex a m plesw ere illustrated ,such as crysta,l nanorod array or fil m ,powder .F i n ally ,developm ent trends of nano -sized ZnO m aterial i n various fie l d s w ere discussed.K ey w ords :ZnO;hydrother m a lm ethod;progress ;applicati o n收稿日期:2006-02-20基金项目:国家自然科学基金(No .50471937);河北省自然科学基金(E 2004000117,F2004000130)项目作者简介:付三玲(1976-),女,河北省人,讲师,硕士研究生。
Li掺杂ZnO纳米阵列的水热合成和水热法原理及制备方法汇总(DOC)
Li掺杂ZnO(AZO)纳米阵列的水热合成摘要：准一维纳米材料，包括纳米线、纳米棒、纳米针、纳米管、纳米带、纳米同轴电缆和异质结等是当前纳米材料科学领域的前沿和热点。
有序的纳米阵列结构能够合理控制材料的定向生长，进而实现对其尺寸、维度、组成、晶体结构乃至物性的调控，从而有利于在纳米器件中的应用。
ZnO纳米线与碳纳米管，硅纳米线被认为是21世纪主要的纳米材料，在光学，光电子学，能源，传感器，关键词: Li掺杂 ZnO 纳米阵列水热合成1.1引言纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围(1～100nm)或由它们作为基本单元构成的材料。
由于纳米材料尺寸小，可与电子的德布罗意波长、超导相干波长及激子玻尔半径相比拟，电子被局限在一个体积十分微小的纳米空间，电子输运受到限制，颗粒、原子团簇。
由于这些材料一般具有量子效应，因此二维、一维和零维的纳米材料又被称为量子阱、量子线和量子点。
近十多年来，以碳纳米管为代表的准一维纳米新材料因其特殊的一维纳米结构(纳米管、纳米线、纳米同轴电缆、纳米带等)，呈现出一系列优异的力、光、电、声、磁、热、储氢、吸波等性质，在未来纳米器件领域中具有广阔的应用前景，成为纳米材料家族中一类引入瞩目的群体。
然而，和量子阱、量子点的研究相比，准一维纳米材料的研究进展相对较慢，其原因在于准一维纳米材料尤其是结构可控的准一维纳米材料的制备比较困难。
尽管一维纳米结构可以利用纳米光刻技术(电子束光刻、结构、组分、形态、大小以及位置等进行人为的控制，从而直接生长出所需的准一维纳米材料和纳米结构。
因此，物理、化学合成将成为制备准一维纳米材料的一种十分重要的新途径。
对一维纳米材料可控生长技术、表征技术和应用技术的深入研究将会促进纳米科学和技术的发展，有助于发现新的效应，发展新的器件。
ZnO属于带隙较宽( 室温下3.37eV) 的半导体材料, 由于本征缺陷的存在, 使得ZnO往往具有的N 型导电性。
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。
水热合成法制备纳米材料
水热合成法制备纳米材料随着现代科技的不断发展，纳米材料越来越受到关注，因为纳米材料的特殊性质可以引起一系列的物理、化学和生物学的变化。
而水热合成法（Hydrothermal Synthesis）是制备纳米材料的一种有效方法。
在本文中，我们将介绍水热合成法的基本原理、优点和在制备纳米材料方面的应用。
1.基本原理水热合成法是一种通过水热反应来合成纳米材料的方法，一般使用三个关键因素：反应温度、反应时间和反应压力。
该方法通过将前驱体物质与水混合并加热，使其在高压下反应生成目标纳米材料。
因为水的介电常数在高温高压下降低，水中的离子活性增强，所以反应速度大大加快，因此水热合成法是制备纳米材料的一种快速有效的方法。
2.优点与其他制备方法相比，水热合成法具有如下优点：（1）简单、安全、易操作，不需要昂贵的仪器设备。
（2）反应条件可调，反应温度、压力和时间均为可控因素，可以用来制备各种不同大小和形状的纳米颗粒。
（3）产物纯度高，因为反应过程中没有外界杂质，可以获得高纯度的产物。
（4）可以制备复杂的二维和三维纳米结构，结构精度高，稳定性好。
（5）环保，只需用水作为溶剂，没有毒性气体排放。
3.应用水热合成法在制备纳米材料方面具有广泛的应用，例如：（1）金属氧化物纳米粒子：金属氧化物是一类重要的半导体材料，它们广泛用于固体氧化物燃料电池、太阳能电池和传感器等领域。
通过水热合成法可以制备出各种尺寸和形状的金属氧化物纳米粒子，并且这些纳米粒子具有很好的催化性能和光催化性能。
（2）纳米金属材料：纳米金属材料具有优异的光学、电学、磁学和催化性能，已广泛应用于催化、光催化、传感和生物医学等领域。
通过水热合成法可以制备出各种形状和大小的纳米金属材料，如球形、棒状、片状等，并且这些纳米金属材料表面可以改性化，提高其稳定性和催化性能。
（3）纳米碳材料：纳米碳材料具有良好的光学、电学和力学性能，广泛应用于电子器件、储能系统和传感器等领域。
水热法合成氧化锌纳米结构及其应用的开题报告
水热法合成氧化锌纳米结构及其应用的开题报告一、研究背景和意义近年来，氧化锌（ZnO）纳米材料因其特殊的物理和化学性质，成为了研究的热点领域。
氧化锌纳米材料具有高比表面积、优良的光学和电学性质、强的紫外光固化性能等许多优异的性能，因此已经在光电子器件、传感器、催化剂等领域得到了广泛的应用。
目前，合成氧化锌纳米材料的方法较为多样化，其中水热法合成是一种简单、可控性好、成本低、适用范围广的合成方法。
因此，水热法合成氧化锌纳米结构已经成为了研究的热点之一。
二、研究内容和方法本研究计划采用水热法合成氧化锌纳米结构，通过调整反应条件来控制氧化锌纳米结构的形貌、大小和分布等性质，进一步研究其结构和性能。
具体的研究内容包括以下几个方面：1. 建立水热法合成氧化锌纳米结构的实验体系；2. 调控反应条件，合成不同形貌、大小和分布的氧化锌纳米结构；3. 对合成的氧化锌纳米结构进行表征，包括形貌、大小、晶相等方面；4. 探究氧化锌纳米结构的光电学性质，并制备相关光电器件；5. 研究氧化锌纳米结构在传感器和催化剂等领域的应用。
三、预期研究成果通过研究水热法合成氧化锌纳米结构的性质和应用，本研究预期能够取得以下成果：1. 合成不同形貌、大小和分布的氧化锌纳米结构；2. 对氧化锌纳米结构进行深入的表征和分析，探究其晶相、光学、电学等性质；3. 制备一系列具有潜在应用价值的光电器件；4. 探究氧化锌纳米结构在传感器和催化剂等领域的应用；5. 在氧化锌纳米材料方面具有一定的理论和实用价值。
四、研究计划与安排1. 寻找适当的实验体系，建立水热法合成氧化锌纳米结构的实验方法，进行反应条件的优化和探究；2. 对合成的氧化锌纳米结构进行表征和分析，包括形貌、大小、晶相、光学、电学等方面；3. 在光电器件领域进行应用探究，制备相关光电器件并测试性能；4. 在传感器和催化剂领域进行应用探究；5. 撰写本论文，参加相关学术会议并发表论文。
纳米材料的水热法制备与表征
纳米材料的水热法制备与表征一、本文概述纳米材料，由于其独特的物理、化学和生物特性，已经在能源、医学、环保、电子等多个领域展现出巨大的应用潜力。
水热法作为一种绿色、环保的纳米材料制备方法，近年来受到了广泛关注。
本文旨在全面介绍纳米材料的水热法制备技术，包括基本原理、制备方法、影响因素等，并对制备出的纳米材料进行表征，包括形貌、结构、性能等方面的分析。
通过本文的阐述，读者可以对纳米材料的水热法制备与表征有更为深入的了解，为相关领域的研究和应用提供有益的参考。
我们将简要介绍纳米材料和水热法的基本概念，以及水热法在纳米材料制备中的优势和适用范围。
接着，我们将详细介绍水热法制备纳米材料的具体步骤，包括原料选择、反应条件控制、反应机理等方面。
我们还将探讨影响水热法制备纳米材料的主要因素，如温度、压力、反应时间、溶液浓度等，并分析这些因素对纳米材料性能的影响。
在纳米材料的表征方面，我们将介绍常用的表征手段，如透射电子显微镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）、射线衍射（RD）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）等，并详细阐述这些表征手段在纳米材料形貌、结构、性能分析中的应用。
通过对比分析不同表征手段的结果，我们可以对制备出的纳米材料进行全面、深入的了解。
我们将对纳米材料水热法制备与表征的研究进展进行展望，分析当前存在的挑战和未来的发展趋势，为相关领域的研究和应用提供有益的思路和方向。
二、纳米材料的水热法制备水热法是一种在特定的高温高压水环境中，通过溶解再结晶的过程制备纳米材料的重要方法。
其原理主要基于在水热条件下，反应物在水溶液中的溶解度和化学反应活性都会发生变化，从而促使反应进行。
水热法制备纳米材料的过程通常包括以下几个步骤：选择适当的反应物和溶剂，将反应物溶解在溶剂中，形成均一的溶液；然后，将此溶液转移到特制的高压反应釜中，在一定的温度和压力下进行反应；反应结束后，通过离心、洗涤、干燥等步骤，得到所需的纳米材料。
水热合成ZnO纳米带
２ ｛ ） ｉ ＨＵ Ｃ ｅ － ｕ ＨＡ ｉｎ － ｕ， 苗 三 ５ ５ Ｏ 三 ∞ ，４ ； ） ； ， ；｛ １ ０ ４ Ⅺ Ｊ Ｙ ｈｎｇｏ ， Ｎ Ｘａｇ ｙ
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属于宽能隙 （． ｅ ） ３ ６Ｖ 半导体化合 物 ， ３ 并且有很 大
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水热法制备纳米材料
水热法制备纳米材料水热法是一种常用的制备纳米材料的方法，其原理是在高温高压的水热条件下，在溶液中进行物质的溶解和再结晶过程，从而制备出纳米级的材料。
这种方法具有简单、廉价、易于控制成分和结构等优点，因而在纳米材料的制备中得到了广泛应用。
在水热法制备纳米材料的过程中，一般需要考虑以下几个方面的因素：溶液的成分、溶剂、反应温度和时间等。
首先，选择适合的溶剂对纳米材料的制备至关重要。
一般来说，水是一种常用溶剂，但也可以使用其他有机溶剂，如乙醇、甲醇等。
其次，溶液的成分决定了所制备纳米材料的成分和组成。
通过调节反应溶液中物质的浓度和摩尔配比，可以得到不同成分和比例的纳米材料。
在水热法制备纳米材料的过程中，温度是一个非常重要的因素。
一般来说，高温有利于物质的溶解和扩散，有助于形成纳米材料的晶种。
同时，较高的温度也可以促进纳米颗粒的生长和聚合，从而影响纳米材料的粒径和形貌。
因此，在选择合适的温度时，需要考虑所制备纳米材料的要求和预期的性质。
此外，反应的时间也是决定纳米材料制备效果的一个重要因素。
一般来说，较长的反应时间有利于纳米颗粒的生长和形成。
然而，反应时间过长可能会导致纳米颗粒的聚集和团聚，从而影响纳米材料的分散性和表面性质。
因此，在选择反应时间时，需要通过实验确定一个合适的范围。
总的来说，水热法制备纳米材料具有较高的灵活性和可控性。
通过调节溶液的成分、溶剂、温度和时间等参数，可以制备出具有不同成分、形貌和性质的纳米材料。
此外，水热法还可以结合其他技术手段，如表面修饰、掺杂和功能化等，进一步调控纳米材料的性能和应用。
水热法制备纳米材料的应用非常广泛。
例如，金属氧化物纳米材料在能源储存和转换、催化剂和传感器等领域有着重要的应用价值。
通过水热法制备的金属氧化物纳米材料具有高比表面积、优良的催化活性和可调控的性质等特点，因此可以用于提高能源转换效率和催化反应的效果。
另外，水热法还可以制备出纳米颗粒结构的药物载体，用于药物的控释和靶向递送，具有较好的生物相容性和药效增强效果。
水热合成法在制备纳米材料中的应用
水热合成法在纳米材料制备中的研究进展和应用化学1401班1412010121 周钰坤（沈阳化工大学应用化学学院，辽宁沈阳110142）摘要：纳米材料的制备是近年来的研究热点之一。
其中水热合成法制备纳米颗粒的方法由于其独特的优良性能被广泛应用。
本文综述了水热合成的分类，特点，装置，应用研究现状与进展，分析了水热合成法存在的问题和发展方向。
关键词：水热合成纳米材料溶剂热合成Research Progress and Application of Hydrothermal Synthesis for PreparingNanomaterialYukun Zhou(School of Applied Chemistry ,Shenyang University of Chemical and Technology, Shenyang，100142 Liaoning)Abstract：Preparation of nanomaterial is one of the hottest research in recent years. Hydrothermal synthesis is widely used to prepare nanomaterial due to its unique and excellent performance. The catalogue ,characteristic and its research and development were widely reviewed based on a large number of documents .The problem existing in its using and the development directions were also analysed in this paper .Key words : hydrothermal synthesis nanomaterial solvothermal synthesis纳米材料狭义上指的是至少有一维在1-100纳米范围内的材料，广义上讲，纳米材料是指具有纳米小尺寸效应的材料。
《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。
水热法合成纳米材料的制备与应用研究
水热法合成纳米材料的制备与应用研究近年来，纳米技术已经成为材料科学领域的一个热门话题。
纳米材料具有普通材料所不具备的独特性能，如超强的力学性能、独特的光学和电子性质等。
因此，开发制备纳米材料已成为各国科技领域的一个重要研究方向。
本文将着重讲述水热法制备纳米材料的制备与应用研究的现状和进展。
一、水热法的原理和特点水热法是一种在高温和高压条件下进行合成的方法。
在水热条件下，反应物因为水的溶解性而得到完全溶解，并在高温高压的环境中发生反应。
水热法制备纳米材料的方法简单、操作容易，能制备出各种形态和形貌的纳米材料，同时还可以控制粒子的粒径和粒度分布。
因此，水热法被广泛应用于纳米材料的制备中。
二、水热法制备纳米材料的研究进展随着纳米技术的快速发展，水热法制备纳米材料的研究已经得到了极大的发展。
目前，水热法制备纳米材料的方法主要包括溶剂热法、水热合成法等，这些方法可以控制纳米材料的形态和分布，从而为后续应用研究提供了有力的支持。
此外，研究人员还使用水热法合成了各种金属氧化物、金属纳米粒子、石墨烯复合材料等新型材料，并广泛应用于磁性、光电以及催化等领域。
三、水热法制备纳米材料的应用研究1. 磁性纳米材料的应用磁性纳米材料是一类具有磁性的纳米材料，因其磁性能而被广泛应用于生物医学、环境、信息等众多领域。
目前，水热法制备的磁性纳米材料已经应用于肿瘤细胞的诊断和治疗、生物传感器、酶固定化等领域。
2. 光电纳米材料的应用光电纳米材料是指具有光学和电子性能的纳米材料。
由于其优异的物理和化学性质，目前已广泛应用于光电信息、能源、催化等领域。
例如，水热法制备的量子点可以被应用于液晶显示、荧光成像、生物标记等领域，并且其应用前景非常广阔。
3. 催化纳米材料的应用催化纳米材料是一类广泛应用于化学反应和工业过程中的材料。
由于其特殊的表面活性和反应性能，催化纳米材料已经成为各领域的热点研究方向。
例如，水热法制备的纳米材料被应用于制备生物柴油、还原污染物等重要环保领域，在环境治理和污染控制中发挥着越来越重要的作用。
水热法制备纳米材料研究进展
水热法制备纳米材料研究进展水热法是一种常用的制备纳米材料的方法。
它是利用高温高压下，水或其他溶液作为反应介质，通过化学反应在合成温度下产生的高压使反应物呈现出独特的性质和结构。
水热法制备的纳米材料具有独特的形貌和结构，同时具有优异的光电性能、化学稳定性和生物相容性等特点。
以下是水热法制备纳米材料研究的一些进展。
首先，水热法制备金属氧化物纳米材料是最常见的研究方向之一、通过水热反应可以合成各种金属氧化物纳米材料，如二氧化钛、氧化锌和氧化铁等。
这些纳米材料具有优异的光电性能，并广泛应用于太阳能电池、催化剂和传感器等领域。
其次，水热法制备二维纳米材料也是一个研究热点。
二维纳米材料具有独特的结构和性质，如高比表面积和优异的光电性能。
水热法制备的石墨烯、二硫化钼和氧化石墨烯等二维纳米材料已被广泛研究并应用于电子器件和能源存储等领域。
另外，水热法还可以制备金属纳米颗粒和合金纳米材料。
通过控制反应条件，如温度和反应时间等，可以合成各种形貌和大小的金属纳米颗粒，如金纳米颗粒、银纳米颗粒和铜纳米颗粒等。
此外，通过调节反应介质中金属离子的浓度和种类，还可以制备金属合金纳米材料，如银镉合金纳米材料和铂钯合金纳米材料等。
这些纳米材料在催化、传感和生物医学等领域具有重要的应用价值。
最后，水热法制备纳米材料的研究还涉及到添加剂的引入和反应条件的优化等方面。
通过在水热反应体系中引入添加剂，如表面活性剂、聚合物和小有机分子等，可以调控纳米材料的形貌和结构，并改善其性能。
同时，通过优化反应条件，如温度、压力和反应时间等，也可以实现纳米材料的粒度控制和单分散性的提高。
总之，水热法制备纳米材料是一种简单、有效且多样化的方法，具有广泛的应用潜力。
随着研究的深入，水热法制备纳米材料的工艺和条件将进一步优化，同时也将开发出更多新颖的纳米材料。
ZnO纳米结构薄膜的水热法生长及其机理研究的开题报告
ZnO纳米结构薄膜的水热法生长及其机理研究的开题报告
1. 研究背景
ZnO作为一种重要的半导体材料，由于其优异的光电性能和化学稳定性，在光电器件、传感器、太阳能电池等领域得到了广泛的应用。
其性能的优异性往往与其形貌和结构有关。
传统的化学合成法通常会得到大颗粒的ZnO材料，难以得到细小的纳米结构，且晶体质量也难以完全控制。
因此，近年来研究者采用水热法来合成ZnO纳米结构材料，水热法的条件可控性高，可以得到不同形貌和尺寸的ZnO纳米结构材料，且还有利于形成高品质的晶体。
2. 研究目的
本研究以水热法合成ZnO纳米结构薄膜为研究对象，探究水热合成条件对ZnO 纳米结构形貌和晶体质量的影响，同时深入研究水热合成机理，为制备高品质、高性能的ZnO纳米结构材料提供理论基础。
3. 研究内容
(1) 实验设计：选取一系列不同的水热合成条件，包括反应温度、反应时间、前驱体比例等，通过改变这些条件来合成不同形貌的ZnO纳米结构材料。
(2) 实验方法：采用常见的水热法合成ZnO纳米结构材料，并通过SEM、XRD等手段来表征其形貌和晶体质量。
(3) 实验结果分析：对实验结果进行详细分析，探究不同条件对ZnO纳米结构形貌和晶体质量的影响，并尝试建立相关模型以解释这些影响机理。
(4) 讨论和结论：基于实验和分析结果，讨论水热法的优缺点和适用范围，总结本研究的主要发现和结论。
4. 研究意义
本研究将为制备高性能、高品质的ZnO纳米结构材料提供重要的理论指导，同时也将为理解水热法的合成机理提供新的视角。
此外，研究结果还有望为其在光电器件、太阳能电池等领域的应用提供新的思路。
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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。