制備納米材料

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1、溶劑熱法在陣列101和002單晶多晶鋅金屬基板上制備納米氧化鋅JeHyeongPark,P.Muralidharan,DoKyungKim材料科學(xué)與工程學(xué)院、韓國科學(xué)技術(shù)高級研究院(韓科院),335Gwahangno,Yuseong-gu,大田市305-701年,大韓民國關(guān)鍵詞:發(fā)光鋅單晶襯底溶劑熱過程一維氧化鋅納米線納米材料摘要陣列101和002單晶多晶鋅基質(zhì)通過直接在溶液表面氧化制備一維納米氧化鋅的方法即溶劑熱方法。表面氧化在由水和1-丙醇通過加氨調(diào)節(jié)最佳PH的混合溶劑內(nèi)進(jìn)行。Xrd實(shí)驗表明：納米氧化鋅在鋅基質(zhì)上以單

2、晶和纖鋅礦結(jié)構(gòu)生長。氧化鋅的生長在(002)單-和聚晶基板上是b001N方向,相比之下,生長在(101)單晶襯底主要集中在b101N方向。納米氧化鋅的紋理系數(shù)由xrd數(shù)據(jù)計算。氧化鋅晶體的各種形狀通過電鏡掃描觀察。氧化鋅的光學(xué)性能通過發(fā)光光譜來表征。1.介紹一維(1d)氧化鋅納米結(jié)構(gòu)(線、棒、管、帶)已經(jīng)成為研究的焦點(diǎn)，由于他們的寬帶差距(3.37eV)、大自由激子結(jié)合能（60meV）,高光增益,和他們的化學(xué)和熱穩(wěn)定性。特別是,氧化鋅納米（1d）整齊的晶型排列，已經(jīng)吸引了相當(dāng)多人的的興趣,許多潛在的應(yīng)用：光電納米器件,包

3、括氣體傳感器、防靜電涂料、光波導(dǎo)、色素增感太陽能電池(3-7)。不同大小、形態(tài)的單晶納米氧化鋅有不同的方法制備，包括溶劑熱過程。這些流程提供顯著的優(yōu)勢,比如化學(xué)均勻性、低溫和高壓,要求增加前軀體的溶解性。一般來說,氧化鋅的水熱條件下的生長,通常是用襯底上的納米氧化鋅種子。此外,黃金(Au)、錫(Sn)和鉑(Pt)已經(jīng)在表面預(yù)涂，也作催化劑。獲得面向NRs在非特異性的方向,外延取向之間的關(guān)系和襯底的重要因素之一[13-17]。氧化鋅在一個特定的方向?qū)RNRs一直增長，取決于表面氧化的鋅襯底溶劑溫度。下面，我們將介紹利用溶劑

4、熱法在鋅金屬基板上制備陣列101和002單晶多晶納米氧化鋅，據(jù)我們所知，這是第一份關(guān)于影響單晶納米氧化鋅生長方向的報告。1.實(shí)驗一維氧化鋅種植在陣列(101)和(002)單-(Mateck、德國)和聚晶鋅表面(Samhwa、韓國)。鋅前驅(qū)體和鋅基板要在異丙醇、甲醇、干氮?dú)饫寐暡ń到夥A(yù)處理，基板鋅被放置在100毫升聚四氟乙烯襯里不銹鋼高壓釜，內(nèi)部有20毫升的去離子水,40毫升1-丙醇(99.5%,Junsei化學(xué)、日本)作為溶劑介質(zhì)。介質(zhì)的pH值添加氨(28wt%)調(diào)整到一個最佳。溶劑熱反應(yīng)在125°C的烤箱烘10h。

5、之后,樣品用去離子水和乙醇清洗。為鋅基板做一下測試x射線衍射儀(XRD,Rigaku,D/MAX-IIICx射線衍射-ometer、東京、日本)和銅Kα輻射(λ=0.15406nm40千伏和45馬)。氧化鋅微晶的生長在單一和多晶鋅基質(zhì)特征定量試驗與計算紋理系數(shù)Tc(hkl)。紋理系數(shù)Tc(hkl)是定義如下[18]:Tc(hkl)=(i(hkl)/Ir(hkl))/[1/nΣ(i(hkl)/Ir(hkl))],Tc(hkl)是結(jié)構(gòu)系數(shù)、n是峰的數(shù)量,i(hkl)是強(qiáng)度的峰值點(diǎn),和紅外(hkl)峰強(qiáng)度表示在JCPDS#36

6、-1451對應(yīng)隨機(jī)取向微晶。一個樣本的隨機(jī)取向微晶提出了Tc(hkl)為1,而一個更大的值表示大量的微晶取向到(hkl)。發(fā)射掃描電鏡(fesem,XL30,FEG、飛利浦、荷蘭)和透射電子顯微鏡(TEMJEOLJEM3010,,,日本)是用來描述準(zhǔn)備樣品的形態(tài)和結(jié)構(gòu)的。光學(xué)性質(zhì)表征NRs在室溫下通過光致發(fā)光(PL)光譜使用325nm激發(fā)波長從氬離子激光器(相干英諾華激光系統(tǒng))。1.結(jié)果與討論一個淺灰色(101)、(002)單和聚晶鋅底物在125°C溶劑熱反應(yīng)10h，xrd結(jié)果顯示納米氧化鋅與鋅基板無縫長在一起，氧化鋅的

7、衍射峰顯示為六角纖鋅礦結(jié)構(gòu)，這與晶格常數(shù)報道值一致。納米氧化鋅基板的方向和計算結(jié)構(gòu)系數(shù)展示在表1。這個實(shí)驗是重復(fù)再現(xiàn)性和一致性的。單晶基片的方向在確定氧化鋅晶體的優(yōu)先生長方向起著至關(guān)重要的作用。氧化鋅的主要強(qiáng)峰的不同，這是因為他們的生長取向取決于基板的結(jié)晶度與方向。XRD圖的模式1(一)-(c)表明,峰值對應(yīng)底物有很弱的強(qiáng)度表明水晶種植密集?？梢钥闯?在圖1(一)的強(qiáng)度(101)峰強(qiáng)比其他的峰強(qiáng),如(002)和(100)。這表明,納米氧化鋅生長在(101)鋅襯底是高度取向的b101N方向。XRD分析和結(jié)構(gòu)系數(shù)的計算表明,

8、(101)取向具有高結(jié)構(gòu)系數(shù)Tc(101)比(002)取向與Tc(002)(表1)。結(jié)果表明,納米氧化鋅生長在(101)單晶襯底被定向的鋅b101N方向。另一方面,NRs生長在(002)單-和聚晶鋅基片，1(b)和(c)顯示的強(qiáng)度(002)峰強(qiáng)比(101)和(100)峰。它是明顯的,從XRD模式在圖1(b)和(c),