ZnO纳米晶的简单控制合成及性能研究

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制备形貌新颖且性能优异的ZnO半导体材料,探索其形成条件、反应机理,进而实现对材料尺寸和形貌的可控合成,一直都是纳米材料研究的热点领域之一。因为 ZnO独特的物理化学性能,引起了很多研究者对其合成方法和性能等方面的的研究兴趣。本论文旨在设计一种简单的合成路线来合成不同形貌的ZnO微/纳米材料和Ag/ZnO复合微纳米材料。主要对影响产物形貌的一些因素进行研究,如反应原料的用量、溶剂的种类、反应时间和反应温度等,还研究了产物的形成机理和性能。论文的主要内容包括:  1.利用油浴回流方法,在不添加任何表面活性剂和模板的情况下,成功的合成了由棒状颗粒组成的ZnO纳米片。主要研究了ZnO纳米片形成的影响因素,包括不同种类的锌源和醇源、六水合硝酸锌和六亚甲基四胺的用量以及反应时间和温度等。研究发现,一缩二乙二醇和水的体积比对ZnO纳米片的形成起到决定性作用。另外,通过控制反应时间,系统地研究了ZnO由纳米颗粒逐渐变成纳米片最后到纳米环的形貌演变过程。实验表明,制备的不同形貌 ZnO都具有很好的光催化降解罗丹明B的性能。  2.设计了一个简单的油浴回流方法,以六水合硝酸锌和尿素为原料,在水溶液中合成了ZnO棒。实验重点主要集中在ZnO棒的合成过程。XRD分析结果表明,ZnO棒的合成过程主要经历了以下过程:随着反应时间的延长,反应产物由Zn4(OH)6CO3?H2O逐渐转化为ZnO。通过观察扫描电子显微镜图,随着反应的进行,产物的形貌分别由片、管和棒组成。同时,片、管和棒会同时存在于反应过程的某一个时间段。另外,文中提出了ZnO棒形成的反应机理。  3.设计了一条两步合成路线,成功地合成了Ag/ZnO复合微纳米材料。利用水热法,以六水合硝酸锌、尿素和L-半胱氨酸为反应原料,合成了碱式碳酸锌前驱体,通过后续煅烧,得到了多孔花状ZnO微纳米材料;然后,通过光还原法得到了Ag/ZnO复合微纳米材料。研究发现,Ag/ZnO复合微纳米材料在光催化、灭菌和电催化等领域都具有很好的用途。
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