电沉积法制备ZnO纳米棒/管阵列及其机理研究

采用恒电位电沉积法在未经修饰的ITO导电玻璃基底上用一步法制备了ZnO纳米棒阵列结构,并经碱蚀制备了ZnO纳米管阵列结构.通过阴极线性扫描分析了通氧及添加剂六次甲基四铵(HMT)对沉积ZnO薄膜的电化学行为的影响.结果表明,电沉积体系中通入氧气对阴极还原反应起到了加速作用,而电沉积体系中的HMT通过水解作用对电沉积反应起到了稳定剂作用.在氧气和HMT的协同作用下可使ZnO更加充分地成核生长,得到结构清晰分明的六方棱柱ZnO晶种,进而形成规则均一的ZnO薄膜.     

热蒸发法ZnO纳米棒阵列的研究

采用热蒸发的方法在ZnO薄膜缓冲层上成功制备了高密度的ZnO纳米棒阵列，其中ZnO薄膜缓冲层是通过PLD（Pulsed Laser Deposition）的方法制得。与已有的报道不同，该方法未使用任何金属催化剂。X射线衍射仪（XRD）以及场发射扫描电子显微镜（FE-SEM）的结果表明，实验得到的ZnO纳米棒阵列整齐垂直排列在衬底上．此外，在常温下测量得到的光致发光（PL）谱和透射电子显微镜显示该ZnO纳米棒阵列结晶较好，无明显的缺陷,研究结果表明纳米棒阵列的形成主要归因于ZnO纳米棒和薄膜之间完美的晶格匹配。     

后续的KOH腐蚀对ZnO纳米棒阵列及性能的影响

采用化学沉积和KOH腐蚀结合的方法,在FTO导电玻璃上制备了ZnO纳米棒阵列。用XRD、SEM、I-V曲线对ZnO纳米棒阵列的结构和性能进行了表征。结果表明:ZnO纳米棒为单晶,属于六方纤锌矿结构。后续的KOH腐蚀有利于ZnO纳米阵列形貌的改变及光电性能的提高,将ZnO纳米棒阵列作为光阳极制备染料敏化太阳能电池,被KOH腐蚀后的ZnO纳米棒阵列的光电转换效率(η)、短路电流(Jsc)、开路电压(Voc)分别达到1.2%、0.006A/cm2、0.557V,与未被KOH腐蚀的ZnO纳米棒相比,光电转换效率提高了1.05%。     

不同氧流量条件下ZnO纳米棒阵列的形成及机理分析

采用脉冲激光沉积结合化学气相沉积方法在p-Si(111)衬底上制备了呈直立生长的ZnO纳米棒阵列,并且研究了氧流量对ZnO纳米棒尺寸、结晶特性等性质的影响。研究结果表明,在没有氧气的环境下无法生长ZnO纳米棒;随氧流量减小,不同晶面上ZnO生长速率的不同导致ZnO纳米棒长度减小、直径变粗、结晶质量变差、纳米棒面密度减小。氧流量的减小使得ZnO纳米棒中的氧空位缺陷含量增加,导致位于约520nm处的绿光峰增强。     

后续的KOH腐蚀对ZnO纳米棒阵列及性能的影响

采用化学沉积和KOH腐蚀结合的方法,在FTO导电玻璃上制备了ZnO纳米棒阵列。用XRD、SEM、I-V曲线对ZnO纳米棒阵列的结构和性能进行了表征。结果表明：ZnO纳米棒为单晶,属于六方纤锌矿结构。后续的KOH腐蚀有利于ZnO纳米阵列形貌的改变及光电性能的提高,将ZnO纳米棒阵列作为光阳极制备染料敏化太阳能电池,被KO...     

直流电沉积法制备单晶Ag纳米棒阵列

在较低温条件下,采用直流电沉积法在AAO模板中成功制备出了大面积生长均匀的单晶Ag蚋米棒阵列.利用扫描电子显微镜(SEM),能谱仪(EDS),透射电子显微镜(TEM),选区电子衍射(SAED)和XRD等分析手段对样品进行形貌表征及成分分析.结果表明,阵列中的Ag纳米棒尺寸均匀,保持着良好的平行度,直径接近200nm,与AAO模板的孔径大小相当,且可以通过控制沉积时间来实现对Ag纳米棒长度的控制.     

脉冲激光沉积制备ZnO纳米棒的研究进展

综述了脉冲激光沉积法制备ZnO纳米棒的研究进展.介绍了不同制备参数条件下ZnO纳米棒的形貌特征、性质及其生长机理,阐述了利用脉冲激光沉积制备高质量ZnO纳米棒及阵列的条件,为ZnO纳米棒的制备及性质的深入研究提供了有益的参考.     

Ni掺杂ZnO纳米棒阵列膜的增强紫外光电响应

研究以醋酸镍为Ni源,通过水热方法合成不同浓度Ni掺杂的ZnO纳米棒阵列膜,采用XRD、PL以及XPS等测试方法对掺杂的ZnO纳米棒阵列膜进行结构表征,通过自制的光电性能平台进行光电导性能的测试。研究结果表明,Ni的掺杂改变了ZnO晶格常数的大小。掺杂后的ZnO纳米棒阵列膜的光响应度很高,其中醋酸镍浓度为0.05 mol/L的ZnO纳米棒阵列膜的光响应度最高,可以达到3 112.1,是纯ZnO纳米棒阵列膜的光响应度的38倍。Ni的掺杂使得ZnO纳米棒的耗尽层宽度拓宽,降低了暗电导,从而使得光响应度增大。     

ZnO纳米棒阵列膜的制备及其光电化学性能研究

采用化学溶液沉积法,在ZnO纳米颗粒膜修饰的FTO导电玻璃基底上,制备了ZnO纳米棒阵列。用X射线衍射仪（XRD）、场发射扫描电子显微镜（FESEM）、透射电子显微镜（TEM）对样品进行表征。研究结果表明所制备的ZnO纳米棒为六方纤锌矿相单晶结构,沿c轴择优取向生长,平均直径约为40nm,长度约为900nm;ZnO纳米棒阵列生长致密,取向性较一致。以曙红Y敏化的ZnO纳米棒阵列膜为光阳极制作了染料敏化太阳能电池原型器件,在光照强度为100mW/cm2下,其开路电压为0.418V,短路电流为0.889mA/cm2,总的光电转换效率为0.133%。     

ZnO纳米棒阵列和薄膜的同步外延生长及其光电化学性能

使用化学气相沉积法在a面蓝宝石衬底上同步外延生长氧化锌(ZnO)竖直纳米棒阵列和薄膜,研究了阵列和薄膜的光电化学性能。结果表明,纳米结构中的竖直单晶纳米棒有六棱柱形和圆柱形,其底部ZnO薄膜使竖直纳米棒互相联通。与ZnO纳米薄膜的比较表明,这种纳米结构具有优异的光电化学性能,其入射光电流效率是ZnO纳米薄膜的2.4倍;光能转化效率是ZnO纳米薄膜的5倍。这种纳米结构优异的光电化学性能,可归因于其高表面积-体积比以及其底部薄膜提供的载流子传输通道。本文分析了这种纳米结构的生长过程,提出了协同生长机理：Au液化吸收气氛中的Zn原子生成合金,合金液滴过饱和后ZnO开始成核,随后在衬底表面生成了ZnO薄膜。同时,还发生了Zn自催化的气-固(VS)生长和Au催化的气-液-固(VLS)生长,分别生成六棱柱纳米棒和圆柱形纳米棒,制备出底部由薄膜连接的竖直纳米棒阵列。     

ZnO纳米棒阵列、纳米片及其发光和光催化特性

首先通过溶胶-凝胶法在Si片基底上制备1层ZnO纳米薄膜,作为纳米棒的晶种层,然后利用金属浴沉积法在ZnO纳米薄膜基础上制备择优取向的ZnO纳米棒阵列,最后通过水热法二次成核结晶形成纳米片。研究证明,ZnO纳米棒阵列和纳米片均沿着c轴取向。在Cu2+抑制极性面生长的作用下,形成的ZnO纳米片结构均匀,分布面积广,单片ZnO纳米片的厚度约为8 nm,面积呈平方微米级,较大的有40μm2左右。ZnO纳米结构的生长取向对其物理化学性能具有重要影响。高度沿c轴取向的ZnO纳米棒有利于紫外光发射和激光器的发展,但极性面的缩小不利于光催化反应。     

纳米金刚石表面择优取向生长的氧化锌纳米棒阵列制备及在DNA检测中的应用

研制了基于氧化锌纳米棒阵列的高稳定性和高特异性DNA荧光传感器．首先在纳米金刚石表面制备一层择优取向生长的氧化锌纳米棒，然后通过共缩聚方法在氧化锌表面修饰一层带氨基的硅层．用SEM和XPS对其进行了表征．通过非共价键或共价键方式把探针DNA固定在氧化锌和氨基修饰的氧化锌表面．并对荧光标记DNA进行了检测。实验结果表明共价固定方法比非共价固定方法有更好的特异性。此外，共价固定方法有好的稳定性和较高的灵敏度．     

Growth and comparison of different morphologic ZnO nanorod arrays by a simple aqueous solution route

A simple aqueous solution route has been successfully employed to prepare large-scale arrays of ZnO nanorods on the zinc foil without the assistance of any template, oxidant or coating of metal oxide layers. It is found that the growth of ZnO nanorod arrays with different densities, diameters and morphologies is dependent on the ammonia concentration and zinc precursor. The different morphologies of the ZnO nanostructures attained with or without adding Zn²⁺-contained salt in the alkaline solution are compared in the paper. The possible growth mechanism concerning the growth of the different ZnO nanocrystal morphologies is also discussed.     

Growth of high transmittance vertical aligned ZnO nanorod arrays with polyvinyl alcohol by hydrothermal method

Well-aligned ZnO nanorod arrays were synthesized on SnO₂:F (FTO) glass substrates by hydrothermal method with the addition of polyvinyl alcohol. Morphology and optical properties of the well-aligned ZnO nanorod arrays were studied. The transmittance of the as grown samples was dramatically increased by the addition of polyvinyl alcohol. PVA was regarded to play an important role in improving the optical transmittance and its role in hydrothermal growth process is also discussed in this work.     

在二氧化钛修饰的基体上生长氧化锌纳米棒阵列的研究

以硝酸锌和六亚甲基四胺为主要原料,采用简单、低温的水热法在预先用金红石二氧化钛薄膜修饰过的硅基体上生长了高取向性的ZnO纳米棒阵列．运用扫描电子显微镜(SEM),透射电子显微镜(TEM)和X射线衍射(XRD)对产物的结构和形貌进行了表征．并且讨论了溶液浓度对ZnO形貌的影响．测试结果表明,在0．025mol／L的Zn(NO3)2·6H2O和C6H12N4水溶液中70℃反应4h后的ZnO纳米棒的平均直径为100nm,平均长度为1μm,属于六方纤锌矿结构且沿c轴择优取向生长．并且对制备出的ZnO纳米棒阵列薄膜进行了室温下的荧光测试,发现ZnO纳米棒阵列膜在389nm处具有很强的紫外发射峰,在466nm处有一个比较弱的发射峰．     

In situ growth of single-crystal TiO2 nanorod arrays on Ti substrate: Controllable synthesis and photoelectrochemical water splitting

Despite one-dimensional (1D) semiconductor nanostructure arrays attracting increasing attention due to their many advantages,highly ordered TiO2 nanorod arrays (TiO2 NR) are rarely grown in situ on Ti substrates.Herein,a feasible method to fabricate TiO2 NRs on Ti substrates by using a through-mask anodization process is reported.Self-ordered anodic aluminum oxide (AAO) overlaid on Ti substrate was used as a nanotemplate to induce the growth of TiO2 NRs.The NR length and diameter could be controlled by adjusting anodization parameters such as electrochemical anodization voltage,anodization time and temperature,and electrolyte composition.Furthermore,according to the proposed NR formation mechanism,the anodized Ti ions migrate and deposit in the AAO nanochannels to form Ti(OH)4 or amorphous TiO2 NRs under electric field,owing to the confinement effect of the template.Photoelectrochemical tests indicated that,after hydrogenation,the TiO2 NRs presented higher photocurrent density under simulated sunlight and visible light illuminations,suggesting their potential use in photoelectrochemical water splitting,photocatalysis,solar cells,and sensors.     

Photoluminescence studies from ZnO nanorod arrays synthesized by hydrothermal method with polyvinyl alcohol as surfactant

Well-aligned ZnO nanorod arrays have been synthesized by a simple hydrothermal method with polyvinyl alcohol as surfactant on F:SnO₂ conductive glasses substrates. Visible violet photoluminescence has been observed at room temperature. A series of annealing treatments in different environments have been made in order to investigate the nature of these emissions. The violet emission shows no change after annealing in air, while shifts to the ultra-violet region after annealing in H₂. It is concluded that the violet emission is due to V_Zn⁻ defect formed at the surface of the ZnO nanorods.     

Solvothermally grown ZnO nanorod arrays on (101) and (002) single- and poly-crystalline Zn metal substrates

One-dimensional (1D) ZnO nanorod (NR) arrays were grown on (101) and (002) single- and poly-crystalline Zn substrates via direct surface-oxidation in solution, i.e. solvothermal method. The surface-oxidation was done in a solvent mixture of water and 1-propanol with the optimum pH adjusted by adding ammonia. X-ray diffraction patterns revealed that the ZnO NRs grown on the Zn substrates were of single-crystalline with wurtzite structure. The ZnO NRs grown on the (002) single- and poly-crystalline substrates grew in the <001> direction, in contrast to the NRs grown on the (101) single-crystal substrate which were oriented predominantly in the <101> direction. The texture coefficient of the grown ZnO NRs was calculated from the XRD data. Well-aligned NRs that had tips of various shapes were examined by scanning electron microscopy and transmission electron microscopy techniques. The optical properties of the ZnO NRs grown on the Zn substrates were characterized by photoluminescence (PL) spectroscopy.     

化学浴沉积过程中的氧化锌微米棒与纳米棒研究

采用化学浴沉积法在氧化锌种子层上制备了整齐有序且具有c轴取向的氧化锌纳米棒,同时还出现了自由分布的微米棒,其生长速度高于纳米棒,且生长模式符合扩散控制"Ostwald熟化"机制,但纳米棒生长过程的影响因素除扩散过程外还有形核密度、生长界面的反应动力学等.并研究了氧化锌纳米棒的微观结构和光学性质.