外电场极化对纳米氧化锌结构与性能的影响

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纳米氧化锌(ZnO)在光电、发光、光吸收、气敏、抗菌等方面具有重要应用前景。本文以湿化学法及外电场辅助法合成了纳米ZnO粉末,探索了外电场效应对纳米ZnO的结构与性能影响规律,主要研究内容和结果如下:(1)以微波法和沉淀法制备了纳米ZnO,表征了产物的XRD、SEM、Raman光谱,并测试了气敏性能。研究表明,随着极化时间的延长,Raman光谱中E2(high)模式的438cm-1处特征峰强度呈降低趋势,同时,纳米ZnO在乙醇中的灵敏度降低,而在丙酮气体中的灵敏度升高;峰强度随着极化电压和极化温度的升高呈先降低后升高的趋势。采用共沉淀法制备了Ce-ZnO,研究了外电场对其Raman光谱的影响,分析了掺杂比例与极化后的Raman光谱之间的关系。结果表明,阳极极化面的Raman光谱中出现A1(LO)模式的1056 cm-1处特征峰,反向极化后该峰消失,说明了极化效果可逆。并且随着外电场的增大,该峰强度逐渐升高,而在阴极极化面该拉曼峰均未出现。将纯ZnO和0.1%的Ce-ZnO样品煅烧后进行极化处理,得到的Raman光谱中均未发现1056 cm-1处特征峰。(2)以Zn(OH)2为前驱体,在外电场条件下晶化获得纳米ZnO。表征了样品的XRD、SEM和Raman光谱,研究了结晶时间、结晶温度和外加电压对纳米ZnO晶体生长的影响规律,分析了外电场作用下纳米ZnO形貌演变机制。结果显示,外电场作用减缓了Zn(OH)2到纳米ZnO的转变过程。外电场作用使纳米ZnO呈锥状生长,最终形成层状叠加的锥状结构。采用外电场辅助水热法制备了ZnO纳米棒,分析了纳米ZnO晶体的生长机制。外电场加强了ZnO极性面与溶液中离子物质之间的静电相互作用,进而促进了ZnO晶体的生长。
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