纳米ZnO和CuO的形貌可控合成及其机制研究

论文摘要

新材料的制备和研究一直是化学研究的基本点,随着技术的进步使得电子器件越来越接近纳米级,科学家发现,纳米级材料的性质不同于相应的体相材料。纳米ZnO和CuO作为良好的半导体材料,在光电器件、表面声波和压电材料、场发射器件、传感器、紫外激光器、太阳电池等方面均具有广泛的应用前景。本文通过水热法和醇热法,合成得到了不同形貌的ZnO和CuO。用聚乙二醇-20000作为添加剂,以[Zn（OH）4]2-和[Zn（NH3）-4]2+为前躯体,通过改变静止时间、溶剂以及沉淀剂可获得球形以及不同单体形状的花形微米ZnO。改变Zn（NO3）2与乙醇的比例,通过控制温度以及反应时间合成“橄榄球”形、“螺丝帽”形、六方棱柱形、“双塔”形和“玫瑰花”形微米ZnO,并探讨了产物的形成机制。通过水热法制备CuO的实验中,用NaOH和氨水作为沉淀剂,制得球状的纳米CuO。使用溶剂热法通过改变Cu（NO3）2与乙醇的比例生成了Cu2（OH）3NO3或Cu2O晶体,样品经焙烧后生成不同形貌的纳米CuO,并探讨了产物的形成机制。实验发现:制备产物纯度高,结晶性能良好。影响纳米ZnO产物形貌的因素主要有沉淀剂、水热反应前的静止时间、水热温度、溶剂和浓度。影响纳米CuO产物形貌的因素主要有沉淀剂和浓度。聚乙二醇-20000作为添加剂在体系中起着自然缠绕的作用以及防止粒子团聚的作用。乙醇作为极性比水小得多的溶剂提供了更温和的环境生成不同形貌的纳米颗粒。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.1.1 纳米材料研究的历史与现状
• 1.1.2 纳米材料的特性
• 1.1.3 纳米材料的用途
• 1.1.4 纳米材料的制备方法
• 1.2 不同形貌纳米粒子的性质和应用
• 1.3 水热溶剂热条件下纳米粒子的形貌控制
• 1.4 本论文研究的目的意义和研究内容
• 第2章 实验材料、合成方法和表征方法
• 2.1 实验试剂
• 2.2 实验方法与过程
• 2.2.1 “球”状及“花”状纳米ZnO的制备
• 2.2.2 用有机物做溶剂制备“花”形纳米ZnO
• 2.2.3 用氨水做沉淀剂制备“花”形纳米ZnO
• 2.2.4 醇热法制备纳米ZnO
• 2.2.5 “双塔”形纳米ZnO的制备
• 2.2.6 “玫瑰”形纳米ZnO的制备
• 2.2.7 “球”形纳米CuO的制备
• 2.2.8 醇热法制备纳米CuO
• 2.3 实验产物表征方法
• 2.3.1 X射线衍射
• 2.3.2 透射电子显微镜
• 2.3.3 扫描电子显微镜
• 2.3.4 拉曼光谱
• 2.3.5 傅立叶变换红外光谱
• 2.4 本章小结
• 第3章 水热法控制纳米/微米ZnO形貌及其机制研究
• 3.1 引言
• 3.2 “球”状及“花”状纳米ZnO的表征
• 3.2.1 球形及花形ZnO样品的XRD谱图分析
• 3.2.2 球形及花形ZnO样品的SEM和TEM分析
• 3.2.3 球形及花形ZnO样品的Raman谱图分析
• 3.2.4 球形及花形ZnO样品的形成机制分析
• 3.3 用有机物做溶剂制备“花”形纳米ZnO的表征
• 3.3.1 花形ZnO样品的XRD谱图分析
• 3.3.2 花形ZnO样品的SEM和TEM分析
• 3.3.3 花形ZnO样品的Raman谱图分析
• 3.3.4 花形ZnO样品的形成机制分析
• 3.4 用氨水做沉淀剂制备“花”状纳米ZnO的表征
• 3.4.1 花形ZnO样品的XRD谱图分析
• 3.4.2 花形ZnO样品的SEM和TEM分析
• 3.4.3 花形ZnO样品的XPS谱图分析
• 3.4.4 花形ZnO样品的形成机制分析
• 3.5 本章小结
• 第4章 醇热法控制纳米/微米ZnO形貌及其机制研究
• 4.1 醇热法制备纳米/微米ZnO的表征
• 4.1.1 ZnO样品的XRD谱图分析
• 4.1.2 ZnO样品的SEM分析
• 4.1.3 ZnO样品的形成机制分析
• 4.2 “双塔”形纳米ZnO的表征
• 4.2.1 塔形ZnO样品的XRD谱图分析
• 4.2.2 塔形ZnO样品的SEM和TEM分析
• 4.2.3 塔形ZnO样品的XPS谱图分析
• 4.2.4 塔形ZnO样品的Raman谱图分析
• 4.2.5 塔形ZnO样品的形成机制分析
• 4.3 “玫瑰”形纳米ZnO的表征
• 4.3.1 玫瑰形ZnO样品的XRD谱图分析
• 4.3.2 玫瑰形ZnO样品的SEM和TEM分析
• 4.3.3 玫瑰形ZnO样品的XPS谱图分析
• 4.3.4 玫瑰形ZnO样品的Raman谱图分析
• 4.3.5 玫瑰形ZnO样品的的形成机分析
• 4.4 本章小结
• 第5章 水热法控制纳米/微米CuO形貌及其机制研究
• 5.1 引言
• 5.2 水热法制备纳米CuO的表征
• 5.2.1 球形CuO样品的XRD谱图分析
• 5.2.2 球形CuO样品的SEM和TEM分析
• 5.2.3 球形CuO样品的形成机制图
• 5.3 醇热法制备纳米CuO的表征
• 5.3.1 醇热法制备的CuO及其前驱体的SEM分析
• 5.3.2 醇热法制备的CuO及其前驱体的XRD分析
• 5.3.3 醇热法制备的CuO的形成机制
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢