znm（mo，se，s）准一维纳米结构的制备研究

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1、摘要本文采用化学气相沉积法，分别以过渡族金属镍等的硝酸盐、硒化物、硫化物作为催化剂，探讨了低成本制备ZnM(M=O，Se，S)纳米线／针、四脚结构等准一维纳米结构的一些新方法。1．以硝酸镍为催化剂，在氧含量约20ppm的氧／氩(v／v)气氛中，成功地合成了平均直径在50纳米，长达20微米的ZnO纳米线。实验发现，在纳米线生长的开始阶段，其直径呈快速递减而后又趋于稳定的现象，通过对气氛中氧气含量的考察，ZnO纳米线的生长对氧含量有很强的依赖性，由此我们提出了氧化还原与气一液一固机制的复合机理，合理地

2、解释了ZnO纳米线的生长。此外，我们还对ZnO纳米线的其它生长条件进行考察。首先，用硝酸银代替硝酸镍，也得到了直径相当的ZnO纳米线，但只有几个微米长，而且密度很低，分析认为这可能与银的活性有关，纳米线的生长由经典的气一液一固机制所控制。其次，我们改以纯氮作为生长气氛，得到了四脚状的ZnO纳米结构，其生长遵循八面体的孪晶机制，银的存在对四脚结构的完整性影响很大。2．在ZnSe准一维纳米结构的制备方面，我们以自制的硒化镍纳米晶为原料，根据氧化还原机制，在700。C左右成功地获得了具有较高结晶质量的Z

3、nSe纳米针，并通过调整硒化镍的颗粒直径，成功控制了ZnSe纳米针的直径，从而为ZnSe准一维纳米结构找到了一个更加适宜的制备途径。在此基础上，通过改用合适的se源，分别以NiSe。／NiSe、CuSe／Se纳米晶为原料，在适当的条件下，又得到了ZnSe纳米线和微米晶须，它们的生长均遵循氧化还原与气一液一固机制的复合机制。这些纳米晶原料的选用有利于对传统CVD条件下反应室内的Se蒸气分压的控制。3．对ZnS纳米线的制各也作了初步的探索研究。以硫化镍纳米晶作催化剂，在600～800℃制得了具有立方结

4、构的ZnS纳米线，纳米线的直径在50～80纳米，长度达到10个微米左右。关键词：氧化锌硒化锌硫化锌纳米线四脚结构化学气相沉积ABSTRACTThroughlow—costchemicalvapordepositionroutes，ZnM(M=O，Se，S)withone-dimensionalnanostructures，includingnanowire／needlemadtetrapodstructures，havebeensuccessfullysynthesizedbyusingnitra

5、te／sulfide／selenideoftransitionmetallikenickelasthecatalysts．Thefollowingmajorachievementswereobtained．1．ZnOnanowireshavebeensuccessfullypreparedinthemixtureof02／Argas(02：～20ppm，v／v)withNi(N03)2asthegrowthcatalyst．TheaveragediameterofZnOnanowireswas50

6、nm，andthelengthwasabout20pro．AtthebeginningofZnOnanowiresgrowth，theirdiametersreducedrapidly，andthenturnedtoconstantinthesubsequentprocess．ItwasfoundthatthemorphologiesofZnOnanostructuresstronglydependedontheoxygencontent．AccordingtOouranalysis，acombi

7、nedmechanismofredoxandVLSmechanismwasproposedtounderstandthegrowthoftheZnOnanowires．Inaddition，othergrowthconditionswerealsoinvestigated．Firstly,Ni(N03)2wasreplacedbyAgN03，andZnOnanowireswiththesamediametersbutonlyseveralmicronsinlengthweresynthesized

8、．TheirgrowthwasgovernedbytheclassicalVLSmechanism，andthelowdensitywasrelatedtotheactivityofAg．Whenpurenitrogenwasused，tetrapodZnO／姐nostrucD3reswereobtainedaccordingtotheoctahedraltwinmechanism．butAgdamagedthemorphologyoftetrapodstructures．2．Ac