ZnO纳米棒和荷叶状纳米结构的溶液法可控制备及其性能

摘要

近年来，氧化锌作为一种多功能氧化物材料，已被广泛地应用在压电转变、激光发射、太阳能转换、气敏、表面声波传导等方面。目前，具有特定形貌的纳米材料的控制合成及性能调控已成为研究的热点。本论文主要利用低温湿化学法，通过改变氧化锌晶体的溶液生长条件来实现对其结构的控制，并对所得产物的生长机制及性能进行了探讨。
　　 利用溶液生长所得ZnO纳米棒阵列作为牺牲模板，在六次甲基四胺溶液中进一步处理，得到在ZnO纳米棒顶端径向生长的纳米片状结构，整体形貌类似荷叶状。对产物进行了FE-SEM、HR-TEM、XPS等方面的表征，确定了其结构组成，提出了可能的生长机制。所得产物的气敏性能测试结果表明，该 ZnO结构对低浓度甲醛气体具有良好的气敏性能。
　　 研究了电场方向、电压大小、带电极板对ZnO纳米棒阵列取向性的影响，发现在1.0 V电压条件下，带负电荷极板上得到高度有序的ZnO纳米棒阵列。为电场控制ZnO纳米棒阵列在溶液中生长取向性的研究打下了基础。产物的光致发光性能测试表明，高度有序的ZnO纳米棒阵列的紫外发光峰明显增强，黄绿光发光峰消失，具有良好的紫外发射性能。
　　 发展了一种利用低温（60℃）晶种诱导氧化锌纳米棒阵列溶液生长的方法，将ZnO纳米阵列生长基底扩展到不耐温材料上。通过该方法在织锦缎布料表面生均匀地长出ZnO纳米棒阵列结构，经过ZnO纳米阵列的表面改性，使原本亲水的织锦缎表面获得了超疏水性能。所得产物织锦缎还表现出了对水滴低的粘滞力和较小的滚动角。这种具有超疏水、自清洁性能的布料在服装制造行业中具有巨大的潜在应用价值。