论文部分内容阅读
本论文主要合成了纳米结构的ZnO材料,并讨论其纳米结构在光电及光催化器件中的应用。ZnO作为宽禁带半导体，具有优良的光电性质，ZnO的纳米结构也呈现出多样性。本工作合成了低维ZnO的纳米结构，将其应用到LED器件中，将载银ZnO纳米结构应用在光催化水分解中。下面就针对这三个方面分别进行概述。（1）ZnO纳米结构的合成：本文主要是通过水热方法合成ZnO的纳米结构，论文主要讨论了前驱体溶液搅拌时间和添加剂含量对ZnO纳米形貌演变的影响。在研究中发现，增加前驱体的搅拌时间，可以有效使得ZnO纳米结构由纳米花状形貌演变为均匀生长ZnO纳米棒或纳米线。另外，在固定其他实验条件的前提下，逐渐改变添加剂氨水的含量，随着氨水添加量的增加，ZnO纳米结构由不规则生长演变为六边形片状横向生长，最终生长为纵横比较大的纳米线或纳米棒。在这个部分，实现了ZnO纳米结构的可控性生长，并对ZnO纳米结构的生长机理有了清晰的认识。（2）ZnO在LED中的应用：这个部分主要分三个方向讨论了ZnO在LED器件中的应用。首先，通过溶液方法生长实现Ag掺杂ZnO纳米线，与有机电子传输材料结合，形成pn结。其次，利用ZnO薄膜，与无机材料NiO形成全无机的量子点LED，为了优化器件的性能，本工作通过控制膜厚对NiO膜层的性能进行优化。最后，本工作开展了无机-有机混合型器件性能的研究，通过形成复合的poly-TPD:TCTA空穴传输材料，优化器件性能，并对发光机理进行分析。（3）载银ZnO纳米结构在光催化中的应用：在这里我们主要讨论ZnO纳米线在光催化分解水中的应用，一方面，主要讨论不同形状的Ag纳米颗粒通过局域表面等离子体共振效应对光电极产生不同的影响。另一方面，为了实现高效的光催化水分解，在传统核壳结构ZnO/CdS光电极的基础上引入金属Ag纳米颗粒，通过表面等离子体共振效应，Ag纳米颗粒可以有效增强光电极紫外和可见光的吸收，并且有效增加光电流。因为Ag纳米颗粒的引入，复合电极的光催化水分解的性能非常稳定，在连续工作6-7个小时之后，电极表面仍非常完整，未出现腐蚀和剥落现象。复合电极在外加电压0.4V的情况下，实现十小时单位面积产氢35ml，提高了七倍。通过以上三个方面详细讨论，本工作对ZnO纳米结构的合成及生长机理进行了详细分析，并实现了可控地重复生长，这为后续ZnO纳米结构的应用提供了基本的前提条件。ZnO纳米结构可以在LED器件和光催化体系中得到有效的应用，并通过其他一些方面的尝试和改进，使得器件或电极的性能得到很大幅度的提高。因此，本工作在ZnO纳米结构合成和应用方面有一定的指导意义。