氧化锌纳米棒的研究进展
毕业论文(氧化锌纳米材料的研究进展)
学号：2007******某某师X大学学士学位论文题目氧化锌纳米材料的研究进展学生***（2007******）指导教师*** 助教年级2007级专业物理学系别物理系学院物理与电子工程学院学士学位论文题目氧化锌纳米材料的研究进展学生***指导教师*** 助教年级2007级专业物理学系别物理系学院物理与电子工程学院某某师X大学2011年5月word氧化锌纳米材料的研究进展***摘要：纳米材料已成为当今许多科学工作者研究的热点，而氧化锌纳米材料的许多优异性能使其成为重要的研究对象并得到广泛的应用。
本文概述了纳米ZnO的应用前景及国内外的研究现状，对纳米ZnO各种制备方法的基本原理等进行了详细的分析讨论，同时提出了每种工艺的优缺点，简单介绍了氧化锌纳米材料的性质及其可能的应用领域，提出了研究方向，并对氧化锌纳米材料的发展前景进行了展望。
关键词：纳米氧化锌氧化锌应用研究纳米ZnO材料显示出以往未曾有过的优异性能，即使在传统应用领域中，也显示出较普通ZnO材料更加优良的性能，其应用前景非常广阔，其技术开发和应用研究已受到高度重视，如何大规模，低成本制备纳米ZnO材料就显得尤为重要，目前研究的方向是进一步深入探讨纳米ZnO的形成机理和微观结构，探求高纯纳米ZnO的制备方法，并使之工业化，随着制备技术的进一步完善和应用研究的进一步深入，纳米氧化锌必将成为21世纪一个大放异彩的明星而展现在新材料、能源、信息等各个领域，发挥其更加举足轻重的作用[1]。
本文系统评述了近年来氧化锌纳米材料制备的一些新方法，介绍了氧化锌纳米材料的性质及其应用领域，并对氧化锌纳米材料的发展前景进行了展望。
一、ZnO的研究现状纳米技术应用前景十分广阔，经济效益十分巨大，纳米材料研究是目前材料科学研究的一个热点，其相应发展起来的纳米技术被公认为是21世纪最具有前途的科研领域[2]。
目前，国内外关于纳米ZnO的研究报道很多，日本、美国、德国、韩国等都做了很多工作。
超临界流体中氧化锌纳米棒的制备研究
bd01-P-098超临界流体中氧化锌纳米棒的制备研究安贵民, 丁昆仑，苗镇江，谢 芸，陶然婷，刘志敏*中国科学院化学研究所，北京100190Email: liuzm@近年来，随着纳米科技的发展，一些传统材料的微粒化成为研究领域的新课题。
纳米氧化锌（ZnO）为宽禁带半导体，具有介电、压电、光电、传感等性质，其中ZnO纳米棒在二极管发光、太阳能电池、纳米发电机等领域具有独特的应用前景。
迄今，已有多种方法用于氧化锌纳米结构的可控合成。
超临界流体技术的发展为材料尤其是纳米材料的制备提供了新的重要途径。
本文利用超临界二氧化碳/乙醇混合流体为介质，乙酸锌为原料，在较低温度下制备了六方棱柱的纳米氧化锌棒。
如图1所示，产物外形规整，没有明显的聚集体和其它结构（Fig.1a）；纳米棒的直径约为50 nm，长为4µm左右；衍射图案表明纳米棒为类单晶（Fig.1b右下插图）；扫描电镜（SEM）观察显示所得产物呈一端共生结构（Fig.1c），单根纳米棒呈六方棱柱，有规则的几何截面（Fig.1d）。
Figure 1 (a), (b) TEM images of ZnO nanorods, the inset of (b) is electron diffraction pattern of a single rod;(c), (d) SEM images of ZnO rods.关键词：超临界流体；氧化锌；纳米棒。
Synthesis of ZnO Nanorods in Supercritical Fluids Guimin An, Kunlun Ding, Zhenjiang Miao, Yun Xie, Ranting Tao, Zhimin Liu* Institute of Chemistry, The Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190ZnO is an important semiconductor with many properties and promising applications, and the preparation of nanostructured ZnO is an interesting topic. Up to date, many methods have been developed to synthesize ZnO nanostructures. Supercritical fluids (SCFs) offer new opportunity for the synthesis of nanomaterials. In this work, ZnO nanorods are synthesized via a facile route using supercritical CO2-ethanol solution as medium and zonic acetate as precursor. As illustrated in Fig. 1, single crystal-like ZnO nanorods with regular shape have been prepared.143。
纳米氧化锌光催化降解性能影响因素研究进展
纳米氧化锌光催化降解性能影响因素研究进展摘要：纳米氧化锌因为纳米材料本身独特的效应，使其有着独特的物理和化学性能，在日益重视环境的现在来说，纳米氧化锌的光催化降解性能越来越使人重视，本文对纳米氧化锌光催化降解性能的研究进行综述。
关键词：纳米氧化锌光催化性能影响1引言近年来随着社会科技的不断发展，社会污染也越来越严重，一些污染物自然降解较慢，随着人们的深入研究发现作为半导体的氧化锌因其独特的物理和化学性能，可使污染物在光催化下分解，自半导体的光催化效应发现以来，一直引起人们的重视，原因在于这种效应在环保、水质处理、有机物降解、失效农药降解等方面有重要的应用。
作为一种重要的光催化剂，纳米氧化锌有着比块体氧化锌更强的光催化能力。
一方面，这是因为量子尺寸效应会使半导体能隙变宽，导带电位变得更负，而价带电位变得更正，从而使纳米氧化锌获得了更强的氧化还原能力；另一方面，纳米氧化锌有比块体氧化锌大得多的比表面积，高比表面积使得纳米材料具有强大的吸附污染物的能力，这对提高催化反应的速度是十分有利的。
[1]2纳米氧化锌的光催化性能影响因素2.1形貌对光催化性能的的影响纳米氧化锌的制备技术决定了纳米氧化锌的微观形貌，进一步决定了其不同的光催化性能，纳米氧化锌的主要形貌有花状、棒状、片状、颗粒状等其他特殊结构。
周小岩等[2制备出三种不同形貌的纳米ZnO粉体，分别为纺锤状，棒状和片状。
纺锤状和棒状显露的（001）晶面相对非极性面其面积很小。
片状ZnO显露的（001）晶面相对非极性面其面积较大。
因此3种相貌的ZnO样品显露（001）晶面的大小顺序依次是：片状＞棒状＞纺锤状，其光催化活性大小也是片状＞棒状＞纺锤状。
经比较得出片状ZnO呈现出较高的光催化活性的结论。
其原因是ZnO晶体显露极性面的面积相对非极性面越大,其光催化活性越高。
特殊形貌的纳米氧化锌也同样受到重视，余花娃等[3]，以乙酸锌和氢氧化钾为原料合成纳米ZnO，该产物呈现形貌均一的海胆状结构。
纳米ZnO抑菌性应用的研究进展
纳米ZnO抑菌性应用的研究进展抗生素的广泛使用解决了诸多感染问题，但也导致越来越多耐药菌的产生。
传统抗生素对耐药菌的杀伤作用不断减弱，使其威胁持续增加。
因此，为了对抗细菌日益增长的耐药性，迫切需要开发新的抗菌物质，寻找新的抗菌机制。
纳米金属材料以其独特的性质，慢慢展现出作为广谱抗菌剂的潜力，其中又以纳米氧化锌颗粒效果较好，可以通过产生活性氧、溶出锌离子以及直接接触等机制杀伤细菌。
基于此抗菌特性，纳米氧化锌在医疗、食品包装、纺织等领域具有巨大潜力。
本文将围绕纳米氧化锌的抑菌应用展开论述。
１医用创面敷料基于ZnO的抗菌活性，并且锌元素是伤口愈合的必需元素，可以促进角质细胞迁移［1］，因此许多研究者将ZnO掺入创面敷料。
例如，在常见敷料细菌纤维素、聚酯尼龙中加入ZnO，其抑菌作用与纳米颗粒含量呈正相关，对细菌的生物膜具有显著抑制作用，可降低细菌嵌入生物膜导致的抗生素耐药性［2］；Khorasani等［3］则在敷料材料水凝胶中同时加入壳聚糖与 ZnO，促进伤口愈合的同时，发挥后两者的协同抗菌作用。
２.口腔医学领域ZnO在预防牙龈感染、龋齿等口腔医学方面亦有应用。
符国富等［４］将ZnO改性后加入牙膏，以预防牙龈下细菌感染；相比于普通ZnO，该材料对金葡菌、绿脓杆菌、牙龈卟啉单胞菌的杀菌作用明显提升，且对正常细胞毒性低。
Barma等［5］利用印度三果提取物合成ZnO，产物对链球菌抑菌效果明显，可应用于牙科产品预防龋齿。
Garcia等［6］制备含ZnO的牙科黏合剂，既确保了材料强度，又对唾液中的链球菌有较好的抑制效果，有望成为下一代牙科黏合材料。
3.养殖业及农业养殖业领域，在饲料中加入ZnO已被用于预防仔猪断奶应激，但剂量过高易加重胰腺氧化应激。
使用ZnO可将剂量减少至十分之一，并有效调节肠道菌群［1］。
Radi等［2］在肉鸡饲料中用90mg/kg-1的ZnO可用于改善生长、肠道菌群等，且对肝肾功能无明显影响。
微波合成纳米氧化锌及其应用研究进展
特点 。
米氧化锌最佳的反应温度都要 比普通方法低 ， 而且
反 应 时问也 减少 凹 （ 见表 １ ） 。与 常规 方 法 相 比 ， 微 波反应 制 备 的纳 米 氧化 锌 无 需 模板 、 表 面 活性 剂
域 的应用 进展 情况 。
１ 微 波技 术在 合成 纳米 氧化 锌过 程 中的应 用
合 物空 间位 阻作用 ， 粒 子在 快速 聚集 时分 散堆 积 ， 从 而产生 交叠 和错 位 ， 进 而形 成 了孔 隙结构 。 晶体 生 长 时 的液 相结 构 和 界 面结 构 非 常 相 近 ， 晶体生 长 主要 是 液 相 中 的不 饱 和 配 位 原 子 （ 离子 ） 转 换 到 固液 生长 界 面的位错 位 置 ， 熔化 、 溶 解 主要是 晶体表 面 的不 饱 和 配 位 原 子 （ 离子） 转 换 到 液 相 结
构， 使配 位结 构 达 到更 饱 和 的过 程 。随 着 液 相 过饱
１ ． １ 微 波法制 备 纳米氧 化锌 的 晶体生 长机理
和度 的增 大 ， 液相 结构 单元 的原 子数 越来越 多 ， 吸 附
水热法 晶体的生长过程一般要经过 ３个阶段 ， 即介质过饱和 、 晶体成核和晶体成长。提 出的理论
氧化锌纳米棒研究进展汇总
氧化锌纳米棒研究进展**孔祥荣*, 邱晨, 刘强, 刘琳, 郑文君（南开大学化学学院材料系，天津，300071）Kxr0918@摘要：氧化锌纳米棒由于具有新奇的物理化学性质而成为研究的热点，本文就近年来氧化锌纳米棒在制备方法和反应机理及应用研究等方面予以综述。
关键词：氧化锌; 纳米棒; 制备; 反应机理1 引言近年来，低维纳米结构的半导体材料引起了广泛的关注，尤其是一维(1-D纳米材料在维数和大小物理性质的基础研究中有潜在的优势，同时在光电纳米器件和功能材料中的应用研究成为热点。
氧化锌由于在室温下较大的导带宽度和较高的电子激发结合能(60meV 及光增益系数(300 cm 而使之具有独特的催化、电学、光电学、光化学性质，在太阳能电池、表面声波和压电材料、场发射、纳米激光、波导、紫外光探测器、光学开关、逻辑电路[5，6][1]-1[2][3][4] 等领域潜在的应用等方面均具有广泛的应用前景。
本文就氧化锌纳米棒及其阵列的制备、反应机理、应用研究等进行简要的综述。
2 氧化锌纳米棒的制备2.1 超声波法和微波法刘秀兰等在低温反应条件下（冰水浴）,通过超声的方法,采用醋酸锌和水合肼为原料，[7]以DBS 作为表面活性剂,制备了ZnO 纳米棒,截面为六方型,直径100nm ,长度1μm。
研究表明：与其它制备方法相比,低温与超声技术可以更为方便获得分布均一、长径比较小的ZnO 纳米棒。
Hu等分别用超声和微波辐射两种方法得到了交联（二聚体，三聚体(T形，四聚体（X[8]形））的ZnO纳米棒。
超声辐射法和微波辐射法具有一个共同的特点，反应速度快，设备要求简单。
2.2 水热法Liu 等用六水合硝酸锌和氢氧化钠为原料配成溶液，180 ℃水热处理20h 得到晶化程度[9]很高的直径的为50 nm的高长径比的氧化锌纳米棒。
Vayssieres [10]用硝酸锌盐和等摩尔的六次甲基四胺在水热条件下95 ℃几小时就可以在底物上得到了直径100～200 nm ,长度为10 μm 氧化锌纳米棒及其阵列。
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。
《纳米棒状ZnO自组装结构的制备及其光电性能研究》
《纳米棒状ZnO自组装结构的制备及其光电性能研究》篇一一、引言随着纳米科技的飞速发展，纳米材料因其独特的物理和化学性质，在众多领域展现出了广阔的应用前景。
其中，氧化锌（ZnO）作为一种宽禁带、高激发束缚能的半导体材料，因其良好的光电性能而备受关注。
本文以纳米棒状ZnO自组装结构为研究对象，详细探讨了其制备方法及其光电性能。
二、纳米棒状ZnO自组装结构的制备（一）实验材料与设备本实验所使用的材料主要包括氧化锌粉体、氢氧化钠、氢氧化钾等。
实验设备包括磁力搅拌器、高温反应釜、离心机、电镜等。
（二）制备方法本实验采用水热法制备纳米棒状ZnO自组装结构。
首先，将氧化锌粉体溶于适量的去离子水中，形成一定浓度的锌盐溶液；其次，向溶液中加入适量的氢氧化钠和氢氧化钾，调节溶液的pH 值；然后，将溶液置于高温反应釜中，在一定的温度和压力下进行水热反应；最后，通过离心、洗涤、干燥等步骤得到纳米棒状ZnO自组装结构。
三、结构与形貌分析（一）结构分析通过X射线衍射（XRD）技术对所制备的纳米棒状ZnO进行结构分析。
结果显示，所制备的ZnO为六方纤锌矿结构，具有良好的结晶性。
（二）形貌分析利用扫描电子显微镜（SEM）对所制备的纳米棒状ZnO进行形貌观察。
结果显示，所制备的ZnO为直径约几十纳米的棒状结构，且呈现出自组装的特点，形成了三维网络结构。
四、光电性能研究（一）光吸收性能通过紫外-可见光谱（UV-Vis）对所制备的纳米棒状ZnO的光吸收性能进行研究。
结果显示，ZnO纳米棒在紫外光区域具有较高的光吸收性能，且随着波长的增加，光吸收逐渐减弱。
（二）光电导性能在黑暗和光照条件下，分别测量所制备的纳米棒状ZnO的电流-电压（I-V）曲线。
结果显示，在光照条件下，ZnO纳米棒的光电导性能明显增强，表明其具有良好的光响应性能。
五、结论本文采用水热法成功制备了纳米棒状ZnO自组装结构，并通过XRD、SEM、UV-Vis和I-V等手段对其结构和光电性能进行了研究。
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ZnO 纳米棒阵列。通过利用合适基底的定向生长和表面活 性剂的形貌控制, 水热法有望用来简便地构筑纳米电子和光 电子器件。
1. 3 化学溶液沉积法 Zhang 等[20] 以锌金属为底物, 通过自发氧化得到了低成
本、大面积的 ZnO 纳米棒阵列。这种湿法化学方法表现出对 纳米棒生长方向 的控制以及 能得到 大小可调 的高致 密的 ZnO 纳米阵列。这种化学液相沉积法类似于广泛应用的化 学气相沉积法, 是通过在溶液中不断生成传输分解锌的化合 物来实现的, 缺点是随着反应的进行, 纳米棒的生长速度和 质量受到了限制。罗志强等[ 21] 和赵娟[ 22] 在由溶胶 凝胶法制 备的纳米 ZnO 薄膜基底上, 用化学溶液沉积法制备了单分 散、高度取向的 ZnO 纳米棒阵列膜, 较高的反应物浓度和较 强的碱性溶液环境更有利于 ZnO 棒晶的生长。陈利娟等[ 23] 在离子液体中分解 Zn( OH ) 2 , 合成了直径为 25nm、长度为 150nm 的 ZnO 纳米棒。离子液体通过静电作用等在物料传输 中起到了一定的定向作用, 有利于特殊形貌纳米粒子的生成。 但离子液体通常黏度较大, 给后续产品的洗涤提纯带来一定 难度。 1. 4 气相沉积法
水热法制备重复性好, 具有适合大规模生产的优点, 但 对设备的要求也高。Liu 等[13] 用水热法在 180 处理 20h 得 到直径为 50nm 的高长径比 ZnO 纳米棒。V ayss ieres[14] 在水 热条件下制备出直径为 100~ 200nm、长度为 10 m 的氧化锌 纳米棒及其阵列。Wang 等[15] 和 T ang 等[ 16] 报道用 Zn 作为 底物同时也作为反应物, 在水 热条件下得到了形貌可控 的 ZnO 纳米棒, 但该法不利于生成高长径比的纳米棒。陶新永 等[17] 和 Wu 等[ 18] 分别采用 PEG 和溴化十六烷三甲基铵辅助 水热法合成了 ZnO 纳米棒, 表面活性剂同时充当了导向剂的 作用。Guo 等[ 2,19] 在氧化铟锡( IT O) 底物上用水热法通过改 变温度成功地 合成了粒径 长度可控、分布 较窄、高趋向 的
L i 等[ 26] 和 Zhou 等[ 27] 利用原子层沉积法在底物上生长 一层均匀的 ZnO 薄膜作为模板晶种层, 继而生长出纳米棒和 纳米管。研究结果表明: 纳米棒的直径与反应物浓度、反应 温度和溶液的 pH 值有关; 纳米棒的长度与生长时间以及反 应物浓度有关, 但产物粒径和长度的可控问题没有解决。而 Zhang 等[28] 采用可 以充当 空间位阻 作用 的分散 剂来控 制 ZnO 纳米棒的长度。根据晶体生长匹配的原则, 晶种诱导法 可以采用一定的底物定向生长出纳米棒和纳米管阵列, 这也 适用于合成其它氧化物纳米阵列。晶种诱导法还可以利用 有机高分子或者表面活性剂充当位阻剂和形貌控制剂, 通过 改变其比例得到形貌可控的纳米棒或者阵列。 1. 6 纳米颗粒自组装法
1. 7 分子束外延自组装法 Choopuna 课题组[ 30] 在氩气氛围中用氧化锌作为锌源,
通过激光分子束沉积的方法自组装得到了 ZnO 纳米棒, 结果 表明, ZnO 纳米棒的成核和过饱和气溶液同时形成, 由此可 以通过控制激光的功率在 3 D 尺度上控制成核的生长参数。 在合成过程中没有金属催化剂, 整个生长过程受到气 固控 制。该合成方法具有一定的可控性, 但生产成本较高。
2 合成机理研究
2. 1 化学气相沉积法的机理 艾仕云等[25] 和张旭东等[ 26] 对 ZnO 纳米棒的生长提出了
一个可 能的解释。Zn(s) Zn(g) 过程中, 气态的 Zn ( 沸点 为 907 ) 立即与 O2 反应生成 ZnO( Zn( g) + O2 ZnO) , ZnO 在 衬底上凝结成高密度的纳米级 ZnO 晶核, 后续生成的 ZnO 到达衬底以后, 优先在先前形成的 ZnO 晶核上发生定向粘附 并晶化, 沿 ZnO 晶体 c 轴 方向生长, 最终形成 纳米棒。而 Cong 等[ 31] 和 Zhang 等[32] 则认为可能存在另外一种生长机 理 层状 岛状中间生长模式, 首先在蓝宝石( 0001) 方向上 生成高密度的晶核, 形成最初有趋向的纳米棒, 然后在 c 轴 方向上生长, 由于( 0001) 晶面的表面自由能比较大, 如果说 晶核的密度足 够大, 在 15min 后纳米棒将可能在横断面 聚 集, 尽管 ZnO 在横截面的生长速度比较慢, 但仍会在 ZnO 纳 米棒的根部形成膜。这种一步生长的模式为构筑纳米棒阵 列光发射器件提供了可能, 因为底层的 ZnO 纳米膜可以掺杂 构造不同类型的半导体, 有助于形成电极, 也可以作发光的 二极管膜。XRD 衍射结果也表明: 大多数纳米棒阵列具有纤 维锌矿的结构, 而且优先在( 001) 方向上生长。在一些纳米 棒的( 001) 界面上观察到最初的成核以及随后的晶核继续增 长也揭示了纳米棒的生长过程。 2. 2 溶液法生长机理
Pacholski 等[ 29] 通过预先合成类球形的 ZnO 纳米粒子自 组装来构筑 ZnO 纳米棒, 其中有机配体可以阻止晶面的进一 步亲密接触, 同时互相接触的粒子晶面合适的对接也会导致 晶格自由能的增加, 从而使缩聚自由能增加, 有利于形成导 向性很强的纳米棒。醋酸锌的浓度在 0. 01mol/ L 时可得到 类球形的纳米粒子, 在 0. 1m ol/ L 以上时才可以形成纳米棒。 孔祥荣等[ 6] 也得到了类似的研究结论。这种方法通过 ZnO 纳米粒子导向生长机理自组装合成了小粒径的 ZnO 纳米棒。 但由于反应物浓度较低, 很难在短时间内合成大量形貌均一 的 ZnO 纳米棒。
Key words ZnO nanor ods, preparations, for mation mechanisms
氧化锌由于具有较高的化学稳定性和较好的生物兼容 性, 同时在室温下具有较大的导带宽度( E g= 3. 4eV) 和较高 的电子激发结合能( 60meV) 及光增益系数( 300cm - 1 ) 而使其 具有独特的催化、电学、光电学、光化学性质, 受到了极大的 关注[ 1- 8] , 其在太阳能电池[2] 、表面声波和压电材料[ 3] 、场发 射[ 4] 、纳米激光[5] 、波导、紫外光探测 器、光学开关、逻 辑电 路[ 6, 7] 、微纳米电源[3,8] 等领域均具有广阔的应用前景。近年 来, 尤其对一维 ZnO 纳米材料在能量转化( 机械能转化电能) 方面的研究日益增多, 特别是自 2006 年王中林教授科研小 组[ 3] 首次利用 ZnO 纳米阵列的压电效应相继发明了纳米发 电机、直流发电机以来, 因其可望成功研制出令衣物发电的 技术以及可为微纳米器件供电的纳米电源而成为目前研究 的热点之一。本文就氧化锌纳米棒及其阵列的制备、合成机 理和应用研究等进行简要的综述。
摘要 氧化锌具有良好的化学惰性和生物兼容性, 也是目前同时具有压电性质和半导体性 质的唯一材 料。氧
化锌纳米棒及其阵列由于具有新奇的物理和化学性质而 成为目前研 究的热点 之一。综述 了近年 来氧化 锌纳米 棒的
制备方法、合成机理及 应用研究等, 展望了其广阔的应用前景。
关键词 氧化锌纳米棒 制备 合成机理
中图分类号: T B381
es in ZnO N anorods
K ONG Xiangrong1 , L IU Lin2, QIU Chen2, L IU Qiang2 , ZH EN G W enjun2
( 1 Sin China N ano T echno lo gy Center, K ey L abo rato ry for Nanomater ials o f M inistr y of Education, Beijing U niver sity o f Chemical T echno lo gy , Beijing 100029; 2 D epar tment o f M aterials, Co lleg e of Chemistry , N anka i U niver sity, T ianjin 300071)
1 氧化锌纳米棒及其阵列的制备
1. 1 超声波法和微波法 刘秀兰等[ 9] 在冰水浴中以十二烷基苯磺酸钠作为表面
活性剂, 通过超声的方法制备出截面为六方的 ZnO 纳米棒。
低温与超声技术可以方便获得长径比较小的 ZnO 纳米棒。 超声辐射法和微波辐射法的共同特点是反应速度快, 设备要 求简单。H u 等[ 10] 分别用超声和微波辐射 2 种方法得到了交 联( 二聚体三聚体( T 形) 、四聚体( X 形) ) 的 ZnO 纳米棒。孔 祥荣等用微波法合成了氧化锌纳米棒[11] 和纳米管[ 12] 。该法 不用表面活性剂和模板, 可重复性好, 产率高, 适合比较大规 模的制备。 1. 2 水热法
氧化锌纳米棒的研究进展/ 孔祥荣等
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氧化锌纳米棒的研究进展*
孔祥荣1 , 刘 琳2, 邱 晨2 , 刘 强2 , 郑文君2
( 1 中新国际纳米技术工程研究中心, 北京化工 大学纳米材料先进制备技术与应用科学教育部重点实验室, 北京 100029; 2 南开大学化学学院材料系, 天津 300071)
艾仕云[24] 采用气相沉积法在氩气和氧气的混合气氛中 900 加热 2min, 得到直径为 20~ 30nm 、长径比为 20 的 ZnO 纳米棒。张旭东等[25] 以锌粉和氧化锌为原料, 采用高温热蒸 发方法制备了具有良好晶体结构和规则外形的 ZnO 纳米棒。 与溶液沉积法相比, 气相沉积法的反应温度较高, 条件也比 较苛刻。 1. 5 晶种诱导法
Abstract ZnO show s g oo d chemical iner tness and bio co mpat ibility. A lso , ZnO is the o nly material which pos sesses g oo d piezoelectr ic and semiconductor pro per ties. ZnO nano ro ds hav e at tracted much inter est due to their unique phy sical and chemical pro perties and po tential for diverse electro nic and photo nic dev ice applicatio ns in areas such as sur face aco ustic w ave, photo nic cr ystals, light emit ting diodes, photodetector s, optical mo dulat or w aveg uides, v aris tor s, gas senso rs, and so lar cells. In this paper, t he pr epar ation o f ZnO nanoro ds, their format ion mechanisms, and their applicat ions in recent y ears ar e briefly summar ized. A t last, the prom ising pr ospects for the utilizatio n of ZnO nanr ods, especially as nano dev ices and nano generato rs are g iven.