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不同微结构氧化锌、硫化锌和硒化锌的可控合成及其光催化性能

杨合情  李丽  张丽惠  王新悦  马军虎  
【摘要】:众所周知,纳米材料具有不同于体材料的物理和化学性能,这些物理化学性能在很大程度上决于材料的尺寸和形貌,同时不同形貌的纳米结构单元也是构建纳米器件的基本模块。所以不同微结构纳米材料的可控合成及其物理化学性能的研究具有非常重要的科学意义和巨大的应用价值,已成为当前纳米材料研究的前沿领域。氧化锌、硫化锌和硒化锌是非常重要的半导体材料,由于其独特的光学、电学和催化特性,在发光二极管、激光器,平板显示,信息的存储与传输,太阳能电池,化学与生物传感器以及催化剂等领域具有很广阔的应用。在此,我们通过单质锌与氨水和丁胺水溶液的水热反应,分别制备出了氧化锌纳米棒和纳米锥阵列;采用单质锌与草酸钠溶液水热反应制备出了氧化锌超长纳米线及其自组装的蜂窝结构;利用乙酸锌与氨水和硼氢化钾,乙酸锌与乙二醇的水热反应分别制备出氧化锌纳米棒和纳米片自组装的空心微球。在单质锌-乙二胺-单质硒溶解热体系中通过硼氢化钾的引入制备出了不同纵横比硒化锌纳米带及其自组装的蜂窝结构。利用醋酸锌与氢氧化钠、亚硒酸钠和乙二醇的水热反应制备出了硒化锌纳米颗粒组装的空心微球。在氯化锌-亚硒酸钠-PV-乙二胺-乙二醇溶剂热体系中通过调节乙二胺与乙二醇的摩尔比分别制备出了立方相硒化锌纳米颗粒组装的空心微球和六方相纳米片组装的球形花状结构,如果向该反应体系中引入一定量的硝酸银则得到栾晶结构的硒化锌纳米线。通过单质锌与硫脲和联胺反应制备硫化锌纳米棒阵列。研究了这些不同微结构氧化锌、硫化锌和硒化锌纳米材料的形成过程,提出了相关的生长机理,解释了不同微结构的形成原因。在此基础上,研究了它们的发光性质、光电导、传感和光催化性能,探讨结构和性能的关系。

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