ZnM(M=O、Se)形貌可控合成及其性能研究

来源 :哈尔滨工程大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhouyong910
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氧化锌及硒化锌均为直接带隙II-VI族半导体材料。作为n型半导体的氧化锌具有较宽的直接带隙(3.37eV)和较大激励结合能(60emV),因此受到了广泛的关注和研究。硒化锌作为重要的II-VI族半导体材料,在室温下其带隙为2.69eV(460nm),它具有优越的光电和光学性质以及巨大的潜在应用。为了制备这两种优异的锌化合物材料,在众多制备方法中液相化学法是目前实验室和工业中应用最广泛的合成方法,因其合成成本低,产物分散性好,易于控制晶体尺寸和形貌等优点而受到广泛研究。本论文的主要研究内容如下:利用水热法,以醋酸锌为锌源,水合肼为碱源,油胺为表面活性剂,在130℃反应釜中水热反应12h制备了尺寸约为1μm中空锥状ZnO。锌盐浓度、水合肼用量以及不同制备方法对产物形貌均有影响。在空气湿度为44%,室温33℃的条件下,ZnO作为气体传感器的敏感涂层,乙醇气体测试浓度分别为10×10-6,100×10-6,200×10-6,300×10-6和500×10-6时,水热法制备的锥状ZnO对无水乙醇气体的灵敏度在加热电压为4V时分别为1.5、2.7、3.3、3.5和3.9;当加热电压为5V时,灵敏度分别为2.4、6.7、8.1、11.2和15.2;且水热法制备的产物灵敏度均高于微波法和沉淀法制备的产物对乙醇气体的响应。同等条件下,产物对乙醇气体的灵敏度高于丙酮气体。利用沉淀法,油胺作为表面活性剂的条件下,50℃下搅拌两小时制备出高结晶度的八面体形貌的前驱体,经过400℃高温焙烧得到八面体ZnO。当反应温度从50℃增加至80℃时,八面体形貌的ZnO粒子转变为花状产物。在没有添加油胺的情况下,产物形貌不规则,尺寸为24μm。在高氯酸铵中添加质量分数为2%的八面体形貌的ZnO,当升温速率为10K/min时,催化高氯酸铵热分解温度降低了142℃。利用溶剂热法,以丙三醇为溶剂,氢氧化钠为碱源,并添加双蒸水与丙三醇协调使用,当丙三醇和水的体积比为1:1时制备的产物为直径7μm的ZnSe微球。微球的形成是由于奥斯特瓦尔德熟化过程演变而成。研究发现影响产物形貌的因素有:丙三醇和水的体积比、反应时间以及NaOH的浓度。ZnSe微球对高氯酸铵热分解有催化性能。利用溶剂热法,以乙二醇为溶剂和还原剂,水合肼为碱源,醋酸锌和硒粉作为原料,聚乙烯吡咯烷酮(PVP)作为表面活性剂,重点考察了乙二胺和水合肼的体积比,当乙二胺和水合肼的体积比为2:3时获得了立方闪锌矿结构的ZnSe空心微球,乙二胺和水合肼的体积比为4:1时,产物是花状前驱体ZnSe(en)0.5,在500℃氩气气氛中焙烧2h得到了目标产物分等级结构花状ZnSe。影响产物形貌的因素有:乙二胺和水合肼的体积比,反应时间及表面活性剂。
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