Fe掺杂ZnO纳米阵列的水热合成

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1、Fe掺杂ZnO纳米阵列的水热合成专业：材料工程答辩人：穆团导师：云斯宁西安建筑科技大学材料学院2011年1月7日答辩提纲一绪论1研究背景2研究意义3研究内容二实验设计1实验试剂与仪器2样品制备3样品表征三总结与展望1工作总结2研究现状绪言1.1选题背景进入21世纪，以纳米科技为代表的新兴技术，给人类带来第三次工业革命，纳米科技将给人类创造更多的新物质、新材料和新器件，改变人们千百年来形成的生活。ZnO作为一种多功能的半导体材料，在陶瓷、微电子、光电子、催化和光催化、太阳能电池等诸多方面得到广泛的研究。目前，关于纳米棒阵列的可控合成和P型掺杂是其走

2、向器件应用的关键和难点。本文采用改进的水热合成法制备ZnO纳米棒阵列，并且ZnO纳米对阵列的光学、磁学性能进行测试与表征，来进一步扩展ZnO纳米棒的应用。同时，在ZnO纳米阵列掺杂方面，基于目前各种掺杂方法存在的不足，我们试图发展一种液相Fe掺杂的方法制备ZnO纳米棒阵列，为进一步制备掺杂ZnO纳米阵列奠定基础。1.2研究意义人们研究和开发纳米技术的目的，就是要实现对整个微观世界的有效控制。纳米技术是一种能在原子或分子水平上操纵物质的技术，或者说是在纳米水平上对物质和材料进行研究处理的技术，作为材料技术，纳米技术能够为信息和生物科学技术进一步发展

3、提供基础的材料，所以纳米技术的意义已远远超过了电子信息技术和生物科学技术。钱学森对此指出，纳米科技将是一次革命，将是21世纪的一次产业革命。我国要在这场革命中取得胜利，有必要很好地找出问题并予以解决。1.2研究意义ZnO纳米材料应用领域（1）光催化剂近年来广泛进行了把这些物质用光催化剂分解处理的尝试，其中重要的是光催化剂包括ZnO作为光催化剂可以使有机物分解，研究表明，纳米ZnO粒子的反应速度是普通ZnO粒子的400—1000倍，而且与普通ZnO粒子相比，它几乎不引起光的散射，且具有大的比表面积和宽的能带，因此被认为是极具应用前景的高活性光催化剂

4、之一。（2）导电材料浅色导电材料的研究也是材料研发的热点之一。导电ZnO主要用于涂料、树脂、橡胶、纤维、塑料和陶瓷中作为导电的白色颜料。ZnO的导电性可赋予塑料和聚合物以抗静电性。1.2研究意义（3）磁性材料Fe掺杂ZnO纳米材料是一种软磁材料，具有很好的磁性，该磁性材料的制造工艺极为复杂，需在1300oC下进行烧结。如果采用ZnO纳米作原料，不仅可以简化制造工艺，如不需球磨加工就能达到粒度要求直接配料等，而且还可以提高产品的均一性和导磁率，减少产品在烧制过程中碎裂的损失，降低烧结温度，使产品质量显著提高。（4）陶瓷行业陶瓷行业是纳米材料的又一大

5、用户。纳米zno可使陶瓷制品的烧结温度降低400oC-600oC，烧成品光亮如镜，有很好的成像效应，因此可减少工序，降低能耗，极大地提高产品的质量和产量。加有纳米zno的陶瓷制品具有抗菌除臭和分解有机物的自洁作用，经处理后的产品可制浴缸、地板砖、墙壁、卫生间及桌石。本文的主要研究工作主要集中在:(1)采用水热合成法制备掺杂Fe的Zn0纳米阵列。(2)对制备的Fe掺杂的Zn0纳米棒阵列进行系统研究，对其结构形貌特征和光学、磁学等方面性能予以表征。(3)结合Fe掺杂的Zn0纳米棒阵列的的结构与性能，探讨其发展趋势与应用领域的拓展。1.3研究内容2.1

6、实验试剂与仪器序号名称纯度化学式生产厂家1乙酸锌＞99.9％Zn(Ac)2·2H20上海新宝精细化工厂2硝酸铁＞99.9％Fe(NO3)·9H2O天津大学科威公司3氢氧化钠＞99.9％NaOH北京康普汇维科技有限公司4去离子水＞99.9％H2O北京康普汇维科技有限公司5无水乙醇＞99.9％CH3CH2OH天津大学科威公司6浓氨水＞99.9％NH3·H20上海新宝精细化工厂2.1实验试剂与仪器序号名称型号生产厂家1扫描电子显微镜(SEM)SS-550早稻田生物科技发展有限公司2X射线仪(XRD)Y-2000丹东射线仪器公司3PL光谱仪DW-PLED

7、ongwoo光学影片有限公司4电子天平JA/MP上海良平仪器仪表有限公司5磁力搅拌器78-1天津华北仪器有限公司2.2样品制备首先在300oC的条件下在Si(100)片上磁控溅射1层厚度约为300nm的ZnO缓冲层,作为ZnO纳米棒的生长衬底。将25%的浓氨水(焦作信得化工)加入70ml浓度为0.05mol/LZn(Ac)2的(上海新宝精细化工厂)溶液中,加适量去离子水调整溶液的pH值到10.0,作为反应溶液。将Zn(Ac)2·2H20（0.05mol／L）和Fe(NO3)3·9H2O（0.05mol／L）按照化学计量比共同溶入水中，在磁力搅拌下

8、缓慢滴入25%的浓氨水溶液，至pH值为7．0—8．O，继续搅拌30min，试样离心分离后，用去离子水和无水乙醇（CH3CH2OH；99.