管狀ZnO納米結構的水熱法合成及場發(fā)射特性研究.pdf

1、在本文中,我們采用ZnCl2溶液和濃氨水(25％)為反應物,利用一種簡單的水熱法,制備了不同形貌的氧化鋅(ZnO)納米/微米結構。同時對部分ZnO納米結構的光學和場發(fā)射性能進行了研究。主要內(nèi)容及創(chuàng)新點如下： 1.通過適當改變實驗條件,如溶液濃度、溶液pH值、反應時間、襯底、反應溫度等,我們得到了ZnO納米棒、納米錐、納米盤,納米花以及首次成功合成了六棱柱形和錐形兩種不同形貌的納米管等。同時,我們對實驗條件與形貌之間的關系做了定性

2、分析。 2.對兩種不同形貌的管狀ZnO的形成機理進行了詳細的研究。 (1)我們使同時配制的反應溶液經(jīng)歷相同的加熱時間(3個小時),但使其冷卻后在室溫下保持的時間不同。經(jīng)歷不同溫度過程的樣品的SEM圖像清晰地展示了管狀ZnO在水溶液中的演化過程。 (2)證實了管狀ZnO是從ZnO棒和錐演變而來。ZnO棒處于亞穩(wěn)態(tài)的(0001)富鋅面具有優(yōu)先化學溶解的性質導致了管狀結構的出現(xiàn)。 (3)提出了一個“兩個階段”的

3、生長模型。在整個生長過程中ZnO的水熱沉積和溶解同時存在。第一個階段對應于在較高的溫度下前驅物Zn(NH3)42+沉積形成ZnO。第二個階段是一個浸蝕的過程,它發(fā)生在前驅物Zn(NH3)42+在較高的溫度時耗盡或水熱沉積在較低的溫度停止后。 (4)證實了ZnO納米管的形貌與第一階段的時間有關,而納米管的管深則由侵蝕階段的時間決定。 3.場發(fā)射測試表明錐形ZnO納米管具有非常出色的場發(fā)射性能,它的開啟電場和域值電場分別為