锌铝类水滑石和ZnO复合结构的制备及其性能研究.doc

锌铝类水滑石和ZnO复合结构的制备及其性能研究纳米材料相较于一般的体材料具有更优越的光、电、磁、热和气敏特性,具有更广阔的应用前景。纳米材料的性能与其形貌和结构有着密不可分的关系,通过选择不同的制备方法,严格控制制备过程等手段可以控制纳米材料的尺寸、形貌以及微结构,从而获得具备某种特殊性能的材料。ZnO作为一种重要的宽禁带半导体材料,室温下的激子束缚能为60meV,可以实现很好的紫外发光,在短波发光方面有十分重要的应用前景。然而,高质量、性能稳定的ZnO材料制备一直是限制ZnO紫外发光研究的一个难题,严重影响了ZnO基光电器件的研究进展。本文利用低温水浴法,在多孔阳极氧化铝(AAO,AnodicAluminumOxid)基底上制备出均匀性较好的锌铝类水滑石(Zn-AlLDH,Zn-AlLayeredDoubleHydroxid)纳米材料,然后在Zn-AlLDH纳米材料上生长制备了ZnO纳米棒,获得了ZnO/Zn-AlLDH复合结构,最后对复合结构的发光特性和浸润性进行了研究。本文的主要研究内容和结论如下：首先,以高纯铝片为原料,利用二次阳极氧化法在草酸溶液中制备出了形貌可控的AAO。研究发现,氧化时间、氧化电压以及扩孔时间对AAO的形貌影响较大,氧化时间控制为2h,氧化电压为40V,扩孔时间为1h制备出来的AAO有序性和一致性较好,为下步材料的制备提供良好的基底。第二,以乙酸锌和六次甲基四胺作为反应溶液,利用低温水浴法在AAO基底上制备出了大面积连续性较好的Zn-AlLDH纳米结构,同时分析了反应溶液浓度、反应物浓度比、反应温度和反应时间对Zn-AlLDH纳米结构形貌的影响。第三,用制备好的Zn-AlLDH纳米结构作为基底,以乙酸锌和六次甲基四胺作为反应溶液,利用水浴法在Zn-AlLDH纳米结构上制备出了六棱柱状ZnO纳米棒。同时,具体研究了反应物浓度、反应温度、反应时间以及反应物浓度比对ZnO纳米棒结构和形貌的影响。最后,对制备出的ZnO/Zn-AlLDH复合结构的发光特性及浸润性进行了测试和分析。研究发现,复合结构在380nm附近出现较为尖锐的紫外发光峰,在420nm附近出现强度较大的近紫外发光峰,在550nm附近出现波长范围较宽的可见光发光带。制备的复合结构表现出亲水性,接触角在液滴与样品接触的瞬间为20。左右,并且在2s内水滴完全铺展至5°以下。