zno 复合纳米阵列的液相合成及发光性质 - chemical journal of .pdf

Vol.34 高等 学校 化 学 学报 No.4 2013年4 月 摇 摇 摇 摇 摇 摇 CHEMICALJOURNAL OF CHINESE UNIVERSITIES摇 摇 摇 摇 摇 摇 893~899 doi:10.7503/ cjc 摇 摇 Zn基片上ZnO及 ZnS/ ZnO复合纳米阵列的 液相合成及发光性质 卓玉江, 门英倩,徐艳燕,孙闻东,褚摇 莹 (东北师范大学胶体与界面化学研究所,长春 130024) 摘要摇 采用温和的溶液路线在Zn基片上合成了单晶态的ZnO纳米棒阵列、纳米片阵列和ZnS/ ZnO复合双 层纳米棒阵列. 使用X射线粉末衍射仪、扫描电子显微镜、高分辨透射电子显微镜、X射线光电子能谱仪等 对产物的组成、结构及形貌进行了表征. 讨论了表面活性剂在液相合成中对产物形貌的调控作用. 通过室温 发射光谱的测定,研究了所得纳米阵列材料的发光性质. 关键词摇 ZnO;ZnS/ ZnO;纳米阵列;发光性质 中图分类号摇 O643摇 摇 摇 摇 文献标志码摇 A摇 摇 摇 摇 一维(1D)半导体纳米阵列体系具有定向的几何结构,能为载体输运提供直接路径并提高载体捕 集效率,是纳米激光器、场效应晶体管(FET)、光发射二极管(LED)、 电动发电机、太阳能电池等器件 的理想构筑单元,特别有利于发展新一代高性能的光电纳米器件[1~4]. ZnO和ZnS都是室温下具有宽 带隙的半导体,深入研究二者的组成、结构及形貌的调控方法,构建二者的复合物将更有利于拓展半 导体纳米材料在电子和光电子器件领域的应用[5~8] ,具有重要的科学意义和研究价值. 本文采用溶液路线在Zn基片上分别生长了ZnO纳米阵列和ZnS/ ZnO双层纳米阵列结构,研究了 反应条件及表面活性剂对产物形貌的影响和调控作用,考察了所合成的纳米阵列材料的发光性质,期 望为完善各种半导体纳米阵列材料的液相合成方法以及纳米阵列材料的进一步应用提供实验依据. 1摇 实验部分 1.1摇 试剂与仪器 锌片由天津光复精细化工研究所提供;乙酸锌[Zn(Ac) ]、氢氧化钠(NaOH)、硫粉为天津化学试 2 剂三厂产品;硫脲(Tu)、水合肼(N H ·H O,质量分数为80%)、乙二胺(en)为北京北化精细化学品 2 4 2 有限公司产品;十二烷基硫酸钠(SDS)、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、聚乙烯吡咯烷酮(PVPK鄄30) 为Sigma Aldrich公司产品. 以上试剂均为分析纯; 自制蒸馏水. 采用Rigaku公司D/ max鄄3C型X射线粉末衍射仪(XRD,CuK琢射线,姿=0郾15406 nm)测定样品的 组成及结构;采用XLTACHIS鄄3000N型扫描电子显微镜(SEM)和JEOL2100F型透射电子显微镜[TEM, 带X射线能谱分析(EDS)功能]测定样品的形貌和结构;样品的发光性质由英国Edinburgh Instruments 公司FSLP920 型全功能荧光光谱系统进行测试. 1.2摇 实验过程 参照文献[9]的方法制备ZnO纳米阵列,但所用锌源不同. 实验过程如下:将Zn片在乙醇中超声 30 min,真空干燥10 min. 将10 mL0郾5 mol/ L 的Zn(Ac) 溶液加入10 mL4 mol/ L 的NaOH溶液中, 2 搅拌混合10 min后装入50 mL 内衬聚四氟乙烯的不锈钢反应釜中,沉入Zn片,拧紧釜盖后置于烘箱 中缓慢升温至35 益并保持12 h. 反应结束后,将反应釜自然冷却至室温,取出Zn片用蒸馏水和乙醇 收稿日期:2012鄄10鄄15. 基金项目:国家自然科学基金(批准号资助. 联系人简介:孙闻东,男,博士,教授,主要从事胶体化学和催化方面的研究. E鄄mail:sunwd843@nenu.e