氧化锌和硫化锌纳米/微米材料的液相合成与性能研究

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金属氧化物和硫化物纳米材料具有独特的物理和化学性能,在许多领域具有广泛的应用前景。研究表明,纳米材料的形貌、尺寸、维度与结构直接影响材料的性能,因此实现对其形貌、尺寸、维度与结构的调控,进而达到对其性能“人工裁剪”的目的,并研究纳米材料的微观结构与物性的关联具有重要的研究意义。本文采用水热法制备氧化锌和硫化锌纳米/微米材料,探讨了实验参数对材料微观结构的影响。并对其形成机制与光学性能进行了研究,主要内容如下:(1)探索了一种制备了花状ZnO微结构的方法,成功制备了纳米棒组装而成的花状ZnO。研究了水热温度、反应时间以及反应物的浓度对ZnO形貌和尺寸的影响。探讨了花状ZnO的形成机理。研究表明,三乙胺(TEA)具有双重作用,不但调节了反应体系的pH值,而且作为络合剂影响了产物的形貌。此外发现由纳米棒组装而成的ZnO具有独特的荧光发射特性。(2)研究了水热反应体系中多种盐类对ZnO纳米/微米材料的形貌和尺寸的影响。结果表明在水热体系中引入不同盐类可以调控ZnO的形貌和尺寸,并对其影响的原因进行了解释。此外ZnO纳米/微米材料的光学性能与其形貌有着明显的关联。(3)探索了一种制备ZnO/ZnS核/壳结构纳米管和ZnS纳米管的方法。以合成的ZnO纳米棒为牺牲模板,在水热条件下通过简单的硫化反应,成功制备了管状ZnO/ZnS核/壳结构纳米复合材料。经过碱溶液腐蚀,得到了ZnS纳米管。探讨了反应物的摩尔比对最终产物形貌和结构的影响。提出了扩散——消耗机理以解释管状ZnO/ZnS核/壳结构纳米复合材料的形成过程。研究了各种产物的紫外可见光吸收光谱和荧光发射光谱。此方法对核/壳结构和中空结构纳米材料的制备具有广泛的借鉴意义。
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