氧化锌及载银氧化锌纳米结构合成、性质及其光电器件应用

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1、氧化锌及载银氧化锌纳米结构合成、性质及其光电器件应用FABRICATIONANDCHARACTERIZATIONOFZINCOXIDEANDZNO-AGNANOSTRUCTURESANDTHEIRAPPLICATIONSINPHOTOELECTRONICDEVICES学科专业：材料物理与化学研究生：张晓利指导教师：孙小卫教授天津大学理学院二零一四年六月万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的

2、学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日万方数据中文摘要本论文主要合成了纳米结构的ZnO材料,并讨论其纳

3、米结构在光电及光催化器件中的应用。ZnO作为宽禁带半导体，具有优良的光电性质，ZnO的纳米结构也呈现出多样性。本工作合成了低维ZnO的纳米结构，将其应用到LED器件中，将载银ZnO纳米结构应用在光催化水分解中。下面就针对这三个方面分别进行概述。（1）ZnO纳米结构的合成：本文主要是通过水热方法合成ZnO的纳米结构，论文主要讨论了前驱体溶液搅拌时间和添加剂含量对ZnO纳米形貌演变的影响。在研究中发现，增加前驱体的搅拌时间，可以有效使得ZnO纳米结构由纳米花状形貌演变为均匀生长ZnO纳米棒或纳米线。另外，在固定其他实验条件的前提下，逐渐改变添加剂氨水的含量，随着

4、氨水添加量的增加，ZnO纳米结构由不规则生长演变为六边形片状横向生长，最终生长为纵横比较大的纳米线或纳米棒。在这个部分，实现了ZnO纳米结构的可控性生长，并对ZnO纳米结构的生长机理有了清晰的认识。（2）ZnO在LED中的应用：这个部分主要分三个方向讨论了ZnO在LED器件中的应用。首先，通过溶液方法生长实现Ag掺杂ZnO纳米线，与有机电子传输材料结合，形成pn结。其次，利用ZnO薄膜，与无机材料NiO形成全无机的量子点LED，为了优化器件的性能，本工作通过控制膜厚对NiO膜层的性能进行优化。最后，本工作开展了无机-有机混合型器件性能的研究，通过形成复合的p

5、oly-TPD:TCTA空穴传输材料，优化器件性能，并对发光机理进行分析。（3）载银ZnO纳米结构在光催化中的应用：在这里我们主要讨论ZnO纳米线在光催化分解水中的应用，一方面，主要讨论不同形状的Ag纳米颗粒通过局域表面等离子体共振效应对光电极产生不同的影响。另一方面，为了实现高效的光催化水分解，在传统核壳结构ZnO/CdS光电极的基础上引入金属Ag纳米颗粒，通过表面等离子体共振效应，Ag纳米颗粒可以有效增强光电极紫外和可见光的吸收，并且有效增加光电流。因为Ag纳米颗粒的引入，复合电极的光催化水分解的性能非常稳定，在连续工作6-7个小时之后，电极表面仍非常完

6、整，未出现腐蚀和剥落现象。复合电极在外加电压0.4V的情况下，实现十小时单位面积产氢35ml，提高了七倍。通过以上三个方面详细讨论，本工作对ZnO纳米结构的合成及生长机理进行了详细分析，并实现了可控地重复生长，这为后续ZnO纳米结构的应用提供万方数据了基本的前提条件。ZnO纳米结构可以在LED器件和光催化体系中得到有效的应用，并通过其他一些方面的尝试和改进，使得器件或电极的性能得到很大幅度的提高。因此，本工作在ZnO纳米结构合成和应用方面有一定的指导意义。关键词：氧化锌载银氧化锌纳米结构LED器件光催化水分解制氢万方数据ABSTRACTInourwork,w

7、efabricatedZnOnanostructuresanddiscussedtheirapplicationsinphotoeletronicdevicesandphotocatalyticanodes.Aswidebandgapsemiconductor,ZnOhasadvancedphotoandelectronicproperties,anditsnanostructurespresentdiversity.Here,themanuscriptconsistsofthreepart,theyareZnOnanostructuresfabricati

8、on,theirapplicationsinLEDd