一維結(jié)構(gòu)ZnO與納米TiO-,2-的異質(zhì)結(jié)構(gòu)建及光電性能研究.pdf

1、ZnO和TiO2作為兩種重要的無機(jī)半導(dǎo)體材料，在太陽能電池、傳感、光學(xué)發(fā)射、催化和光催化等領(lǐng)域擁有廣闊的應(yīng)用前景。其中，在應(yīng)用過程中主要以半導(dǎo)體納米粒子粉體和納米粒子薄膜為主，以至于材料的結(jié)構(gòu)相對簡單，這在一定程度上限制了材料性能的提高。因此，提出了構(gòu)建一維結(jié)構(gòu)ZnO與納米TiO2的復(fù)合材料。這種復(fù)合薄膜既保留了原有納米粒子薄膜的性質(zhì)，又具有了一維陣列的特性，有望改善材料的光電性能。本論文重點(diǎn)研究了ZnO與TiO2復(fù)合材料的合成條件和影

2、響ZnO薄膜結(jié)構(gòu)的主要因素，以及薄膜的潤濕性能和發(fā)光特性。 1.利用低溫水熱法實(shí)現(xiàn)了一維結(jié)構(gòu)ZnO在納米TiO2薄膜上的可控沉積，實(shí)現(xiàn)了異質(zhì)結(jié)復(fù)合材料的構(gòu)建。首先，通過浸漬提拉和旋涂的方法在ITO玻璃上固定一層溶膠-水熱法制備的TiO2納米粒子，得到TiO2納米粒子薄膜。將納米TiO2薄膜放入硝酸鋅和六亞甲基四胺的密封水溶液體系中，獲得一維結(jié)構(gòu)ZnO與TiO2的復(fù)合薄膜。主要研究反應(yīng)時間、反應(yīng)溫度和反應(yīng)物濃度對薄膜結(jié)構(gòu)的影響，探

3、討了一維ZnO納米棒的合成機(jī)制和納米棒陣列的形成原因。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：低的反應(yīng)物濃度有利于ZnO納米棒長徑比的提高，不利于ZnO納米棒取向的改善；長的反應(yīng)時間和高的反應(yīng)物濃度更加有利于具有良好取向的ZnO納米棒陣列的形成。 2.通過浸漬提拉的方法在玻璃基底上制備了兩種不同表面結(jié)構(gòu)的TiO2薄膜，即介孔TiO2薄膜和非介孔TiO2薄膜，利用同上的水熱過程在TiO2薄膜上合成ZnO陣列，考察了TiO2納米結(jié)構(gòu)薄膜的表面微結(jié)構(gòu)和組成對ZnO

4、納米棒陣列形成的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)介孔薄膜上能獲得擇優(yōu)取向更好的ZnO納米棒陣列。而且，對介孔TiO2薄膜上ZnO納米棒可能的形成機(jī)制進(jìn)行了討論。 3.潤濕角和光致發(fā)光性能測試表明，TiO2納米粒子薄膜本身不具有超親水性，一定沉積條件下的復(fù)合薄膜卻表現(xiàn)出了超親水性，這主要?dú)w因于TiO2底膜和ZnO納米棒陣列之間空隙的共同作用。復(fù)合薄膜能夠表現(xiàn)出非常強(qiáng)的近紫外發(fā)光信號和相對較弱的綠發(fā)光帶。這兩類發(fā)光強(qiáng)度分別與一維結(jié)構(gòu)ZnO的結(jié)晶度和表