ZnO及其纳米结构的性质与应用
二氧化硅基底生长氧化锌纳米线
二氧化硅（SiO2）基底上生长氧化锌（ZnO）纳米线是一种常见的材料结构，具有广泛的应用潜力。
以下是关于该结构的一些特点和应用：
1.结构特点：氧化锌纳米线是以二氧化硅基底为支撑物，在其表面上沉积生长出来的纳米
线状结构。
这些纳米线通常具有高度的晶体质量、较大的比表面积以及优良的光电性能。
2.生长方法：氧化锌纳米线的生长可通过多种方法实现，如化学气相沉积、溶液法等。
在
二氧化硅基底上生长氧化锌纳米线时，常使用热蒸发或物理气相沉积等技术。
3.光电性能：氧化锌纳米线具有优异的光电性能，包括高透明性、高光吸收率、宽带隙、
快速载流子传输等特点，因此在太阳能电池、光电器件、光催化等领域具有广泛应用前景。
4.器件应用：由氧化锌纳米线制备的器件广泛应用于光电器件领域，如柔性显示器、传感
器、发光二极管（LED）和激光器等。
纳米线结构的高比表面积有利于提高器件的性能和效率。
5.催化应用：氧化锌纳米线还具有优良的催化性能，可用于有机废水处理、催化剂载体以
及气敏传感器等领域。
总之，二氧化硅基底上生长氧化锌纳米线是一种重要的材料结构，在光电器件、催化和传感器等领域具有广泛的应用潜力。
其独特的结构和性能使之成为研究和开发新型功能材料的重要方向。
纳米氧化锌介绍与应用
纳米氧化锌介绍与应用纳米氧化锌(ZnO)粒径介于1-100 nm之间，是一种面向21世纪的新型高功能精细无机产品，表现出许多特殊的性质，如非迁移性、荧光性、压电性、吸收和散射紫外线能力等，利用其在光、电、磁、敏感等方面的奇妙性能，可制造气体传感器、荧光体、变阻器、紫外线遮蔽材料、图像记录材料、压电材料、压敏电阻、高效催化剂、磁性材料和塑料薄膜等。
概述中文名：纳米氧化锌英文名：Zinc oxide，nanometer 别名：纳米锌白；Zinc White nanometer CAS RN.：1314-13-2 分子式：ZnO 分子量：81.37形态纳米氧化锌是一种多功能性的新型无机材料，其颗粒大小约在1～100纳米。
由于晶粒的细微化，其表面电子结构和晶体结构发生变化，产生了宏观物体所不具有的表面效应、体积效应、量子尺寸效应和宏观隧道效应以及高透明度、高分散性等特点。
近年来发现它在催化、光学、磁学、力学等方面展现出许多特殊功能，使其在陶瓷、化工、电子、光学、生物、医药等许多领域有重要的应用价值，具有普通氧化锌所无法比较的特殊性和用途。
纳米氧化锌在纺织领域可用于紫外光遮蔽材料、抗菌剂、荧光材料、光催化材料等。
由于纳米氧化锌一系列的优异性和十分诱人的应用前景，因此研发纳米氧化锌已成为许多科技人员关注的焦点。
纳米氧化锌金属氧化物粉末如氧化锌、二氧化钛、二氧化硅、三氧化二铝及氧化镁等，将这些粉末制成纳米级时，由于微粒之尺寸与光波相当或更小时，由于尺寸效应导致使导带及价带的间隔增加，故光吸收显著增强。
各种粉末对光线的遮蔽及反射效率有不同的差异。
以氧化锌及二氧化钛比较时，波长小于350纳米（UVB）时，两者遮蔽效率相近，但是在350～400nm（UVA）时，氧化锌的遮蔽效率明显高于二氧化钛。
同时氧化锌（n=1.9）的折射率小于二氧化钛（n=2.6），对光的漫反射率较低，使得纤维透明度较高且利于纺织品染整。
纳米氧化锌还可用来制造远红外线反射纤维的材料，俗称远红外陶瓷粉。
化学之光氧化锌的光催化性质
化学之光氧化锌的光催化性质化学之光：氧化锌的光催化性质引言光催化是一种重要的催化过程，在化学、环境和能源领域都具有广泛的应用前景。
氧化锌是一种常见的光催化材料，具有独特的光催化性质，被广泛研究和应用。
本文将就氧化锌的光催化性质进行探讨，旨在深入了解其在环境净化、光电器件和能源转化等方面的潜在应用。
一、氧化锌的基本性质和结构氧化锌（ZnO）是一种具有广泛用途的化合物，它是一种白色固体，具有光电、磁电和压电性质。
ZnO晶体结构为六方紧密堆积，晶格常数较小，催化活性高。
此外，氧化锌可通过不同的合成方法制备出不同形貌的纳米结构，如纳米线、纳米颗粒和纳米片等。
二、氧化锌的光催化机制氧化锌作为一种光催化剂，其光催化机制主要涉及以下几个方面:1. 光生载流子的产生当氧化锌吸收光能时，电子从价带跃迁到导带，形成光生载流子。
光生载流子在氧化锌表面活化了催化反应，是光催化反应的关键步骤。
2. 氧化锌的带隙结构氧化锌的带隙宽度约为3.37 eV，属于宽带隙半导体材料。
带隙宽度决定了其能够吸收的光谱范围，从紫外到可见光，在光催化反应过程中能够有效利用太阳光能。
3. 氧化锌表面的活性位点氧化锌表面具有丰富的活性位点，如氧空位、锌空位和亚表面氧等。
这些活性位点吸附和激活反应物，提高了光催化反应的速率和效率。
三、氧化锌的光催化应用1. 环境净化氧化锌的光催化性质可以被用于空气和水的净化。
以空气净化为例，氧化锌可以将有害气体如一氧化氮、二氧化硫等转化为无害物质。
通过调节氧化锌的形貌和控制光照条件，可以提高空气净化的效果。
2. 光电器件氧化锌的光催化性质使其成为制备光电器件的理想材料。
例如，氧化锌纳米线可以用于制备染料敏化太阳能电池，其高光催化活性和导电性能使得光电转化效率显著提高。
3. 能源转化氧化锌的光催化特性可应用于能源转化领域，例如水分解制氢和二氧化碳还原制备可燃气体等。
这种基于氧化锌的光催化方法为可持续能源发展提供了新途径。
量子点zno
量子点zno
量子点ZnO是一种纳米材料，具有独特的性质和应用潜力。
ZnO 是氧化锌的简写，其晶体结构为六方晶系。
量子点ZnO通常由尺寸在2到10纳米范围内的纳米颗粒组成。
由于其小尺寸效应，这些纳米颗粒表现出与宏观物质不同的光电性质。
量子点ZnO在光电子学、光催化、光电探测等领域具有广泛的应用。
它们具有高效的光吸收和荧光发射性能，可用于制备高亮度的显示器件和光催化剂。
此外，量子点ZnO还可用于制备染料敏化太阳能电池和光电探测器等器件，具有广阔的市场前景。
由于量子点ZnO具有较大的比表面积和高度可调控的性质，研究人员正在不断探索其在生物医学和纳米传感器领域的应用。
量子点ZnO 被广泛用于细胞成像、药物释放和癌症治疗等方面的研究，有望成为新一代生物医学材料。
总之，量子点ZnO是一种具有潜力的纳米材料，其独特的性质和广泛的应用前景使其成为当前研究的热点之一。
随着对该材料的深入研究，相信将会有更多创新的应用和突破性成果出现。
ZnO纳米结构的特性研究
ZnO纳米结构的特性研究发表时间：2019-07-23T12:15:22.613Z 来源：《知识-力量》2019年9月34期作者：候宝东刘红梅[导读] 纳米结构ZnO具有优良的电学、气敏、光学、光催化氧化等物理性能，广泛应用于太阳能电池、发光二极管、透明电极、紫外光探测、气敏传感器等领域。
纳米ZnO是一种n型金属氧化物半导体，其物理化学性能相对稳定并且成本较低从而被广泛使用。
纳米ZnO通常以膜、线、带、棒等多种形式存在，常被用于甲烷、氢气、乙醇、氨气、甲醛等气体的检测。
（黑龙江大学，黑龙江哈尔滨 150080）摘要：纳米结构ZnO具有优良的电学、气敏、光学、光催化氧化等物理性能，广泛应用于太阳能电池、发光二极管、透明电极、紫外光探测、气敏传感器等领域。
纳米ZnO是一种n型金属氧化物半导体，其物理化学性能相对稳定并且成本较低从而被广泛使用。
纳米ZnO通常以膜、线、带、棒等多种形式存在，常被用于甲烷、氢气、乙醇、氨气、甲醛等气体的检测。
关键词：ZnO；气敏；纳米结构1.前言材料目前已经成为科技发展的支撑和先导。
气敏传感器作为检测气体的功能元件，可以对存在于环境中的可燃、有毒、易爆的气体起到检测作用，已经被广泛应用于家庭生活、公共场所、工厂企业[1]。
对于目前的气敏传感器急需开发新型的气体敏感材料并通过材料的掺杂、改性、复合等手段提高其原有材料的敏感性能。
其中，作为直接宽带隙半导体（室温下Eg=3.37e V）的氧化锌在室温下具有高的激子结合能（60meV），相比较于其他带隙半导体来说其结合能是非常大的。
它具有优良的光学、电学、磁学、催化等特性并且物理特性相对稳定，在紫外发光器件、激光器、压力传感器、透明薄膜以及太阳能电池等许多方面拥有广泛的应用前景[2]。
如果将传统的氧化锌材料纳米化后，其具有较大的表面积，将其制作成的气敏传感器不仅可以提高本身的灵敏度还可以提升其响应速度，并且可以降低工作的温度使其达到正常的状态。
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。
氧化锌纳米材料简介
目录摘要 (1)1.ZnO材料简介 (1)2.ZnO材料的制备 (1)2.1 ZnO晶体材料的制备 (1)2.2 ZnO纳米材料的制备 (2)3. ZnO材料的应用 (3)3.1 ZnO晶体材料的应用 (3)3.2 ZnO纳米材料的应用 (5)4.结论 (7)参考文献 (9)氧化锌材料的研究进展摘要介绍了氧化锌（ZnO）材料的性质，简单综述一下近几年ZnO周期性晶体材料和ZnO纳米材料的新进展。
关键词：ZnO；晶体材料；纳米材料1.ZnO材料简介氧化锌材料是一种优秀的半导体材料。
难溶于水，可溶于酸和强碱。
作为一种常用的化学添加剂，ZnO广泛地应用于塑料、硅酸盐制品、合成橡胶、润滑油、油漆涂料、药膏、粘合剂、食品、电池、阻燃剂等产品的制作中。
ZnO的能带隙和激子束缚能较大，透明度高，有优异的常温发光性能，在半导体领域的液晶显示器、薄膜晶体管、发光二极管等产品中均有应用。
此外，微颗粒的氧化锌作为一种纳米材料也开始在相关领域发挥作用。
纳米ZnO粒径介于1-100nm之间，是一种面向21世纪的新型高功能精细无机产品，表现出许多特殊的性质，如非迁移性、荧光性、压电性、吸收和散射紫外线能力等，利用其在光、电、磁、敏感等方面的奇妙性能，可制造气体传感器、荧光体、变阻器、紫外线遮蔽材料、图像记录材料、压电材料、压敏电阻、高效催化剂、磁性材料和塑料薄膜等[1–5]。
下面我们简单综述一下，近几年ZnO周期性晶体材料和ZnO纳米材料的新进展。
2.ZnO材料的制备2.1 ZnO晶体材料的制备生长大面积、高质量的ZnO晶体材料对于材料科学和器件应用都具有重要意义。
尽管蓝宝石一向被用作ZnO薄膜生长的衬底，但它们之间存在较大的晶格失配，从而导致ZnO外延层的位错密度较高，这会导致器件性能退化。
由于同质外延潜在的优势，高质量大尺寸的ZnO晶体材料会有利于紫外及蓝光发射器件的制作。
由于具有完整的晶格匹配，ZnO同质外延在许多方面具有很大的潜力：能够实现无应变、没有高缺陷的衬底-层界面、低的缺陷密度、容易控制材料的极性等。
金属离子掺杂ZnO微_纳米结构的制备及其光催化性质研究_张晶要点
摘要纳米材料被称为21世纪最有前途的材料，它是人类近代科学发展史上一项重要的发现，由于当材料减小到纳米尺寸，会具有很多块体材料所不具有的优良特性，所以纳米材料引起了人们广泛的关注和研究。
半导体材料由于其独特的性质，被越来越多的应用在光学、电学以及光电子学领域，而在各种半导体材料中，Zn0的应用尤其广泛。
Zn0作为宽禁带半导体材料，室温下禁带宽度为3.37 eV，激子束缚能高达60 emV，是一种重要的功能材料，在催化剂、光学、传感器、电学、光电子和压电器件等方面具有潜在的应用。
而其中将Zn0应用于催化领域，作为光催化剂降解有机污染物被利用的越来越广泛。
通常情况下，可以通过以下几种方法提高Zn0的光催化性能:减小半导体粒子的尺寸、半导体之间的复合、表面敏化、金属离子的掺杂以及贵金属的表面沉积等。
本文主要研究利用金属离子掺杂以及贵金属的沉积来提高Zn0的光催化性能。
金属离子掺杂对Zn0的光催化效率的影响到现在依旧没有一个确定的结论。
而在Zn0表面沉积或者负载上Ag，Au，Pt等贵金属几乎所有的文献都报道都可以提高Zn0的光催化效率。
而将金属离子掺杂和贵金属的沉积相结合起来研究其对Zn0光催化性能的影响还未见报道，因此我们利用水热法制备了Ag/Zn1-x OMx样品来研究金属离子以及负载Ag对Zn0光催化效率的影响。
水热法通常适合用于制备结品完整、粒径较小的粉末产物，而且得到的产物团聚少、纯度高、粒径分布窄，多数情况下形貌可控。
本文采用简单的水热法，分别在苯甲醇、乙二醇、乙醇的不同体系下，制备出微米级和纳米级的掺杂Zn0材料，并对其性质进行了研究。
本论文的研究内容主要包括以下两部分:(1)采用简单的水热法成功合成了均匀的单晶Znl-xOMx、微/纳米结构(六棱柱形微米样品、方形微米样品和纳米颗粒。
应用X一射线衍射((XRD)、扫描电子显微镜((SEM)、透射电子显微镜(TEM)和高倍透射电子显微镜((HRTEM)分别对所得材料的结构和形貌进行表征分析，讨论了实验参数，如溶剂、碱浓度、温度、反应时间等对产物形貌的影响，并对不同Zn0结构的生成机理进行了讨论。
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ZnO及其纳米结构的性质与应用
本文将综述ZnO及其纳米结构的性质与应用等方面的内容。
1.ZnO的形貌与晶体结构
按形貌来分，有单晶ZnO，薄膜ZnO、纳米结构ZnO，纳米结构又分为纳米点、纳米颗粒、纳米线、纳米棒（纳米柱）、纳米管、纳米花、纳米片（纳米带）、纳米弹簧、纳米环、纳米梳、纳米钉（纳米针）、纳米笼、纳米四足体、塔状纳米结构、盘状纳米结构、星状纳米结构、支状纳米结构、中空纳米微球、纳米阵列等。
按晶体结构来分，ZnO又有六方对称铅锌矿结构、四方岩盐矿结构和闪锌矿结构，其中六方对称铅锌矿结构为稳定相结构。
在不同的环境下制备出的ZnO的结构与形貌都不尽相同，而不同的结构与形貌又表现出不同的性质，有不同的应用。
2.ZnO的性质及应用
纳米氧化锌材料具有诸多优良的性质，总的来说，可分为三个方面，一是作为半导体材料所具有的性质，二是作为纳米材料而具有的性质，三是其自身独有的性质。
2.1作为半导体材料的ZnO
在半导体产业中，一般将Si、Ge称为第一代半导体材料；将GaAs(砷化镓) 、InP(磷化铟) 、GaP(磷化镓)等称为第二代半导体材料；而将宽禁带( Eg >2. 3eV) 的SiC(碳化硅) 、GaN(氮化镓)和金刚石等称为第三代半导体材料。
[1]通常状态下，ZnO是直接宽带隙n型半导体材料，室温下的禁带宽度是3.3eV，是第三代半导体材料中的典型代表。
因而其具有第三代半导体材料所具有的诸多优良性质，比如发光特性、光电特性、电学性质、压阻特性、铁磁性质等。
2.1.1发光特性
在半导体中，处于激发态的电子可以向较低的能级跃迁，以光辐射的形式释放出能量，这就是半导体的发光现象。
[2]LED产业中比较有代表性的半导体材料是GaN、SiC、ZnO和金刚石，虽然GaN 与SiC的工艺已经比较成熟，但SiC发光效率低，而ZnO在某些方面具有比GaN更优越的性能，如：熔点、激子束缚能和激子增益更高、外延生长温度低、成本低、易刻蚀而使后继工艺加工更方便等。
[1]此外，ZnO还具有紫外激光发射行为，因而可用作紫外激光器，由于其波长比GaN所发蓝光更短，因而更受青睐。
2.1.2光电特性
ZnO 薄膜中掺Al使其禁带宽度显著增大，具有较高的光透过率。
在可见光区，光透过率达90%。
高的光透过率和大的禁带宽度使其可作为太阳能电池窗口材料、低损耗光波导器件及紫外光探测器。
[3] 2.1.3电学性质
目前已经可以合成质量好的ZnO单晶，在这种单晶中一般存在较低的本底杂质、点缺陷及位错浓度，从而显示出较好的电学性质。
[4]此外，尽管ZnO的迁移率低于GaN，但ZnO的饱和速率却高于GaN，这表明ZnO适于高频器件。
[5]
2.1.4压阻特性
对半导体施加应力时，除产生形变外，能带结构也要相应地发生变化，因而材料的电阻率就要改变。
[2]ZnO压敏材料受到外加电压时，存在一个阈值电压，当外加电压高于该值时即进入击穿区，此时电压的微小变化即会引起电流的迅速增大。
由于具有这种特征，ZnO压敏材料在各种电器设备的电压保护、稳压和浪涌电压吸收等方面都起着重要作用。
[3]
2.1.5铁磁性质
Dietl预言在p型ZnO通过Mn掺杂将可以实现室温下载流子控制的铁磁性，通过控制半导体中自旋可以生产相关的器件：如自旋光发射二极管、自旋场效应管及量子计算机的自旋量子位等。
[4]
2.2作为纳米材料的ZnO
当材料的尺寸逐渐减小时，其比表面积、表面能及表面结合都迅速增大，表面原子周围缺少相邻的原子，有许多悬空键，具有不饱和性质，易与其它原子相结合而稳定下来，故具有很大的化学活性。
当纳米粒子的尺寸与传导电子的德布罗意波长相当或更小时，周期性的边界条件将被破坏，磁性、内压、光吸收、热阻、化学活性、催化剂及熔点等都较普通粒子发生了很大的变化。
这就是纳米材料表面效应与体积效应。
[6]
纳米ZnO也具有以上两种效应，因而有很多优良性质及应用。
纳米ZnO是橡胶和轮胎工业必不可少的添加剂，纳米ZnO的添加大幅度提高了橡胶制品的光洁度、机械强度、耐温和耐老化性能，特别是耐磨性能；纳米ZnO的表面高活性可以提高催化剂的选择性能和催化效率；其优异的紫外线屏蔽能力使其在涂料的抗老化等方面具有较为突出的特性；利用纳米ZnO 制备出的陶瓷釉面更加光洁，具有抗菌、防霉、除臭等功效，且可以降低玻璃和陶瓷的烧结温度。
[3]纳米ZnO由于质量轻、厚度薄、吸波能力强等优点，而成为雷达吸波材料研究的热点之一。
[6]此外，纳米ZnO还是优质的抗静电复合材料。
[7]
2.3作为纳米半导体材料的ZnO
ZnO本身是半导体材料，当其做到纳米尺度，并利用纳米尺度下的半导体相关的性能时，应用将更加重要。
要想用纳米ZnO制作半导体器件，不仅需要将其做到纳米尺度，还需对其形貌结构进行控制与设计。
各国研究者已采用多种方法制备出了不同形态的纳米结构，如纳米线、纳米管、纳米棒、纳米带、纳米环等。
这些纳米结构具有广泛的应用，是合成短波长纳米激光器、场效应三极管、紫外敏感气体传感器、纳米谐振器、转换器、驱动器、纳米悬臂及场发射器件的基础材料。
[3]
2.4作为ZnO的ZnO
ZnO虽是具有诸多优良性质的半导体材料，但和其他半导体材料相比，并不在半导体共性方面具有绝对优势；ZnO做到纳米尺度，会表现出很多奇特性质，但和其他纳米材料相比，也不一定会有优势；纳米ZnO既具有半导体性质，又具有纳米性质，但其他半导体材料做到纳米尺度也是如此。
这些都不足以表现出ZnO的独特之处与绝对优势，让ZnO从诸多纳米半导体材料中脱颖而出的是其极为丰富的形貌结构与拥有其他典型半导体材料所不具有的压电性能。
王中林等人通过固相热蒸发过程控制生长温度和源材料化学组成，制备出梳形纳米ZnO、ZnO纳米环、纳米线、纳米弹簧、纳米笼等多种形态纳米结构，并且他指出，ZnO纳米结构在目前所有纳米材料中是最为丰富的，甚至超过碳纳米管。
多种形态的ZnO纳米结构为新的研究与应用提供了更为广阔的前景。
[4]
ZnO具有压电性能，王中林教授利用竖直结构的氧化锌纳米线的独特性质，在原子力显微镜的帮助下，研制出将机械能转化为电能的世界上最小的发电装置——纳米发电机。
[3]此研究若将纳米线生长在具有柔韧度的高分子基片或纤维上，而后利用生物匹配性植入生物体内，即可有望通过机体运动、肌肉伸缩等运动使生物体获取能量，将在生命科学领域具有重要的作用。
[8]
3.结语
纳米ZnO材料一方面具有半导体性质，另一方面具有纳米性质，此外还具有独特的压电性能与最为丰富的形貌结构，这些性质让纳米ZnO成为研究与应用的热点。
可以相信，将来纳米ZnO的应用将更为广泛，对社会生产的影响也将更为深刻。
参考文献
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