水热法制备ZnO纳米结构
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
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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。
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。
《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》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方面的优化。
二、ZnO纳米材料的水热法制备1. 材料与设备本实验所需材料包括：锌盐、氢氧化钠、去离子水等。
设备包括：水热反应釜、离心机、烘箱、扫描电子显微镜（SEM）等。
2. 制备方法采用水热法，将锌盐与氢氧化钠溶液混合，调节pH值后，转移至水热反应釜中，在一定温度和压力下进行反应。
反应完成后，离心分离、洗涤、干燥，得到ZnO纳米材料。
3. 制备工艺优化通过调整反应温度、反应时间、pH值等参数，优化ZnO纳米材料的制备工艺。
采用SEM等手段对制备的ZnO纳米材料进行表征，分析其形貌、粒径等特性。
三、丙酮气敏性能研究1. 丙酮气敏性能测试方法采用气敏传感器测试系统，对制备的ZnO纳米材料进行丙酮气敏性能测试。
通过改变丙酮气体浓度，测量传感器的电阻变化，评估其气敏性能。
2. 丙酮气敏性能优化措施通过调整ZnO纳米材料的形貌、粒径、比表面积等特性，优化其丙酮气敏性能。
同时，研究不同掺杂元素对ZnO纳米材料丙酮气敏性能的影响。
四、实验结果与讨论1. 制备结果通过水热法成功制备出ZnO纳米材料，其形貌规整，粒径均匀。
通过优化制备工艺，得到具有较好性能的ZnO纳米材料。
2. 丙酮气敏性能分析实验结果表明，优化后的ZnO纳米材料具有较好的丙酮气敏性能。
在较低浓度下，传感器电阻变化明显，表现出较高的灵敏度。
同时，响应和恢复时间较短，具有较好的响应速度。
3. 掺杂元素影响分析实验发现，掺杂适量金属元素可以进一步提高ZnO纳米材料的丙酮气敏性能。
不同掺杂元素对气敏性能的影响程度不同，需进一步研究其作用机制。
五、结论本文采用水热法制备了ZnO纳米材料，并对其丙酮气敏性能进行了优化研究。
《ZnO纳米材料的水热法制备及丙酮气敏性能优化研究》
《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。
两步水热法制备枝干状ZnO纳米结构的研究
摘 要 ： 采 用 两步水热 法 ， 第 １步利 用 Ａｕ作 为催 化 剂 生长 Ｚ ｎ Ｏ 纳 米杆 ； 第 ２步 利 用醋 酸 锌 分 解 成 Ｚ ｎ Ｏ
纳 米 颗 粒 作 籽 晶层 在 Ｚ ｎ Ｏ 纳 米杆 的侧 壁 生长 Ｚ ｎ Ｏ 纳 米枝条 ， 在 Ｓ ｉ 片上成 功 制备 了枝 干状 Ｚ ｎ Ｏ 纳米 结 构 。
关键 词 ： 水热生长 ； 枝干状 Ｚ ｎ Ｏ纳米结构 ； 籽 晶层 ； 生 物 兼 容 性
Ｃ 积ｌ Ｏ ｎ ｍ Ｔ ｉ ｌ Ｓ Ｏ ｎ ｍ Ａ ｕ
中图分类 号 ： Ｔ Ｂ ３ ４
文献标 识码 ： Ａ
第１ 步水热 生长
ＤＯＩ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ １ — ９ ７ ３ １ ． ２ ０ １ ３ ． ２ １ ． ０ １ ２
首先 ， 将 Ｓ ｉ 片分别置 于 丙酮 、 无 水 乙醇 、 去 离 子水 中超声 清洗 １ ０ ａｉ ｒ ｎ ， 氮 气 吹干 ， 并在 １ ０ ０ 。 Ｃ烘 台上 烘烤
５ ｍｉ ｎ去 除残 余 水 分 。利 用 电子 束 蒸 镀 （ Ｅ ｄ ｗａ ｒ ｄ Ａｕ— ＴＯ５ ０ ０ ） 在ｓ ｉ 片 上 分别 沉 积 １ ０ ｎ ｍ Ｔ ｉ 和５ ０ ｎ ｍ Ａｕ薄
锨
文 章编 号 ： １ ０ ０ １ — ９ ７ ３ １ 【 ２ ０ １ ３ ） ２ １ — ３ １ ０ ８ — ０ ５
材
料
２ ０ １ ３ 年 第２ １ 期（ ４ ４ ） 卷
两 步 水 热 法 制 备枝 干状 Ｚ ｎ Ｏ 纳 米 结构 的研 究
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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 进展
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.
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 LOGO 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 所示[14]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 + 2NH4Cl Zn(OH)2 + 4NH4· OH = Zn(NH3)42+ + 2OH- + 4H2O LOGO Zn(NH3)42+ + 2OH- = ZnO + 4NH3 + H2O
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。
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图5 (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。
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。
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。
水热法制备ZnO纳米结构
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参考文献
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图在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(c)所示 ， LOGO
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