两步法制备ZnO复合纳米结构的研究.docx

两步法制备ZnO复合纳米结构的研究摘要近年来，对纳米材料上的研究已成为材料领域的热门，ZnO 和TiO2 是目前最具广阔应用前景的材料。ZnO 和TiO2 都是宽禁带半导体材料，它们具有许多优异的性能，特别是在光电领域的应用上受到了研究者的青睐。ZnO的复合纳米材料使ZnO和TiO2的物理和化学性能得到进一步的提高。本课题采用水热法和溶液法制备ZnO/ZnO和ZnO/TiO2 复合纳米材料，采用 SEM/PL 对它的形貌，晶体结构、光吸收性质进行表征，并研究他们的微结构、荧光光谱、场致发射性能。关键词：ZnO/ZnO复合纳米材料，ZnO/TiO2 复合纳米材料，水热法，溶液法，场致发射Preparation Study of ZnO Nano Composite Structure via Two-step MethodAbstractIn recent years,research on nanomaterials has become a hot area of material, currently，ZnO and TiO2 is the most broad application prospective materials.ZnO and TiO2 are all wide band gap semiconductor materials,they have many excellent properties,subjected to the researchers’ favorite,especially in the field of optoelectronic applications.ZnOnano composite structurehavs made the physical and chemical properties of ZnO and TiO2 futher improved. This subject uses hydrothermal method and solution method to poduce ZnO/ZnO and ZnO/TiO2 nanomaterials,and characters its morphology,crystal structure,and optical absorption properties,and studies their performance of micro-structure,fluorescence spectroscopy,field emission.Key words:ZnO,TiO2,Nano Composite Structure,HydrothermalMethod,Solution Method,Field Emission第1章绪论1.1ZnO和TiO2的基本性质作为目前最有前景半导体材料，ZnO和TiO2都有较宽的直接禁带结构（约3.2eV），光电性能卓越，成本低廉，被公认为在光电领域有巨大潜能[1]。如今，ZnO和TiO2的纳米材料已经在各个领域都被广泛利用了，如平板显示、气体传感器、透明导电膜、太阳能电池、催化剂以及光电器件等方面[2]。ZnO作为一种直接带隙的宽禁带半导体材料，其单晶在室温下禁带宽度约为3.3 eV，该性质使其在光电器件领域有很大的应用前景。ZnO材料在室温下的激子结合能高达60 meV，以及它优秀的电子传输性能使得它在场致发射方面有很好的应用。由它制备而成的阴极材料，在高压电场下，有较小的电子逸出功和低开启电压，发射电流密度大，整体发射性能良好并且稳定。因而被很多研究者认为是场致发射显示器中较为理想的阴极材料[3]。与ZnO材料性质大致相同的TiO2也是一种既高效又廉价的半导体材料，是目前重要的光电材料。利用其制备的纳米管由于长径比大、有较小电子亲和势和较低功函数范围（3.9-4.5eV），在平板显示器中被广泛应用。此次课题通过复合ZnO和ZnO以及ZnO和TiO2半导体材料，以获取ZnO/ZnO和ZnO/TiO2这两种具有独特光电性能的复合纳米材料[4]，从而提高了单一材料的物理和化学性能。因而许多研究者都研究了多种ZnO/ZnO和ZnO/TiO2复合材料的制备技术。1.2课题研究现状目前，国外纳米ZnO的研究报道很多，美、日、韩等国都开展了很多工作。国内的研究报道源于20世纪90年代初，起步较晚，但发展很快，目前已有工业化生产的报道。其中大多数为一维ZnO的单一材料，近几年来，3D枝干状的ZnO复合纳米结构已经得到科研工作者的注意了。然而枝干状ZnO纳米材料形貌的控制和晶体生长对于材料科学家来说依旧是个很大的挑战。如今随着复合纳米材料制备技术的日渐完善，ZnO/TiO2和ZnO/Zn