【摘 要】
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氧化锌是一种用途十分广泛的功能材料，已被用于气敏、压敏、催化、抗菌等重要领域。由于氧化锌晶体结构的各向异性、各晶面的不同生长习性及较高的禁带宽度，使其具有压电性、光
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氧化锌是一种用途十分广泛的功能材料，已被用于气敏、压敏、催化、抗菌等重要领域。由于氧化锌晶体结构的各向异性、各晶面的不同生长习性及较高的禁带宽度，使其具有压电性、光电转换特性及优异半导体性能，同时具有无毒易降解性及优异的可塑性。这些物理或化学特性的存在，使得氧化锌在近期成为科学家研究最多最广的材料。国内外很多优秀的课题组围绕氧化锌材料做了很多有意义的工作，尤以阵列型氧化锌材料为多。佐治亚理工学院的ZhonglinWang教授在这方面做了很多开创性的工作，同时他们将阵列型氧化锌材料的应用器件化。近期Science上报道了他们的最新研究成果，利用氧化锌的压电性能通过AFM操作得到了氧化锌纳米发电机。
本论文采用液相法控制合成氧化锌空心球和阵列型纳米棒。主要包括氧化锌空心球合成新机制的探索以及利用两步生长法制备氧化锌阵列型纳米棒两大方面。通过改变合成条件探索反应机理以及生长过程，实现了对产物形貌以及尺寸的控制，并提出了可能的反应机制。
采用简便的氨水碱腐蚀反应合成了氧化锌纳米空心球。以Zn(Ac)2溶液为起始反应物，利用氨水调节pH值和乙醇作溶剂，在180℃下Zn(NH3)42+与过量氨水发生水热反应，形成氧化锌纳米空心球。平行实验结果显示，配置初始溶液的氨水与锌盐的比例是影响产物形貌的重要因素之一；此外，高体积比(10：1)的乙醇和水的均相溶剂也是决定实验结果的另外一个重要因素。根据不同反应时间的实验结果讨论及分析，我们提出了该反应的一种合理的解释机制“碱腐蚀机制”。该方法具有产率高、快速简单、操作方便、成本低廉和环境友好等明显特点。
以碱腐蚀机制为基础，扩展到其它空心球的制备。采用过量氨水的碱腐蚀反应合成了碱式氯化铜空心球。实验以CuC12溶液为起始反应物，利用氨调节pH值和乙醇作溶剂，CTAB为表面活性剂，在高温下Cu(NH3)42+与过量氨水发生水热反应，形成纳米空心球。平行实验结果显示，初始配置溶液中表面活性剂CTAB的加入是决定产物形貌的重要因素之一；此外，与氧化锌相类似，高体积比(10：1)的乙醇和水的均相溶剂以及过量氨水的添加也是影响实验结果的另外两个重要因素。同时以合成的碱式氯化铜空心球作为前驱体，通过退火工艺得到了氧化铜空心球，前驱体的尺寸得到了很好的保留。
采用两步生长法在内径为530μm的微反应管内生长了氧化锌阵列型纳米棒。通过预先沉积晶种层，然后在硝酸锌和六亚甲基四胺(HMT)的混合溶液中二次生长得到阵列型纳米棒。所得纳米棒直径为50-150nm，长度为500-800nm。主要通过XRD和SEM测试手段对实验结果的影响因素进行了分析，认为晶种的退火温度和HMT的缓慢水解，是在微管内形成高质量氧化锌纳米棒阵列的两个决定因素。
采用两步生长法在三种基片上生长了氧化锌阵列型纳米棒。所得纳米棒直径为50-80nm，长度为200-900nm。讨论分析了三种基片生长氧化锌晶种的质量，从XRD和SEM两方面比较得到：在相同工艺条件下，硅片具有更好的晶种以及纳米棒序列的生长结果。实验证明晶种层的存在和HMT的缓慢水解，是基片上得到高质量氧化锌纳米棒阵列的重要原因。光催化实验结果同时表明制备的氧化锌阵列型纳米棒能有效促进五氯苯酚在UV照射下的降解。
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