氧化锌纳米线阵列的制备、改性与其性能分析

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1、江苏科技大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权江苏科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于：(1)保密□，在年解密后适用本授权书。(2)不保密□。学位论文作者签名：指导教师签名：年月日年月日万方数据摘要摘要ZnO作为传统的半导体材料具有独特的催化、电学、光电学等性质，一直受到人们的广泛关注和研究。近年来，ZnO一维纳米阵列由于具有单晶结构，优良的电导传输效率和透

2、光性等特点，在构造纳米器件等方面显示出极大的应用潜力。本论文首先利用水热法制得了规则排列的ZnO纳米线阵列，在此基础上再对其进行改性，以期改善其在光电纳米器件应用方面的性能。论文主要研究内容如下：1通过水热合成法制备出规则排列的ZnO纳米线阵列，其扫描电镜(SEM)图片证明合成的ZnO纳米线直径为100-200nm，长度1-2μm。并且通过改变实验条件对纳米线阵列的密度、纳米线直径和长度进行进一步的调节，在最后讨论了ZnO纳米线阵列的形成机理。2利用简单的光还原方法将Ag纳米颗粒均匀地负载在ZnO纳米线阵列的顶端。通过调节其反应条件如反应物种类、浓度、退火温度等对负载在ZnO纳米线阵列

3、上Ag纳米颗粒的结构、形貌、位置、数量进行了调控。最后对复合纳米线阵列在全光和单色光照射下的光电化学性能（PEC）进行了检测分析，结果表明其光电流远远高于-2纯的氧化锌纳米线阵列，可达2.40mAcm，这种金属-半导体复合结构能够有效促进光生空穴-电子对的分离和传输，从而提高光电转换性能。3合成出ZnO纳米线阵列后，利用简单的光照还原法首次合成出由Au纳米线连接氧化锌纳米线的新型三维网络状复合纳米材料。结合进一步的实验分析，提出了这种特殊复合结构的成型机理，在光照下，光生电子容易在ZnO纳米线的顶端富集，而导致其侧面的空穴增多，从而在氧化锌纳米线之间形成一个相互作用的正电场。反应-液中

4、的[Au(OH)xCl4−x](x=0-4)离子会在此电场作用下同时向相邻两根氧化锌纳米线上迁移还原生长金线，最终两根Au纳米线会连接汇合成一条纳米线，从而实现三维网络交联结构的生成。另外，还研究了此种复合结构的可见光光电化学性能，并与纯的氧化锌纳米线阵列和普通的Au纳米颗粒负载的ZnO纳米线阵列相比较。由于这种结构能使光生热电子更加高效地进行传输，使得其光电流与两种对比纳米材料相比大大提高。关键词：氧化锌，纳米阵列，光电化学性能I万方数据AbstractAbstractAsatraditionalsemiconductor,ZnOhaveattractedintenseinteres

5、tsduetoitsuniquecatalytic,electricity,photo-electricityperformances.Recently,ZnOnanwirearrayshaveshowngreatpotentialsasbuildingblocksofnanodevicesduetotheexcellentproperties,suchassinglecrystalline,efficientchargetransport,hightransparency,etc.Inthisdissertation,highlyalignedZnOnanowirearrayswer

6、efirstlysynthesizedthroughhydrothermalmethodreportedbyothergroups.Then,bymodifyingtheas-preparedZnOnanowirearrays,abetterperformanceinapplicationofphotoelectrochemicalnano-deviceswasseeked.Themainpartsofthethesisareasfollows:1.HighlyalignedZnOnanowirearrayswerefirstlyfabricatedviahydrothermalmet

7、hod.TheSEMimagesindicatethatas-synthesizedZnOnanowireshavelengthsof1-2μmanddiametersrangefrom100-200nm.Thedensity,diameterandlengthofZnOnanowirescanbereadilycontrolledbychangingreactionparameters.TheformationmechanismofZnOna