氧化锌纳米材料制备及应用PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1 纳米科技与纳米材料 1

1.2 纳米材料与能源、环境的关系 2

1.3 纳米材料简介 3

1.3.1 纳米材料特性 3

1.3.2 纳米材料分类 7

1.3.3 纳米材料的表征 7

1.4 纳米半导体材料的特殊性质 21

1.4.1 光学性质 21

1.4.2 光催化特性 22

1.4.3 光电转换特性 22

1.4.4 电学特性 22

1.4.5 表面活性与敏感特性 23

第2章 氧化锌纳米材料的制备 25

2.1 氧化锌的结构和基本性质 25

2.2 氧化锌纳米材料的制备 28

2.2.1 水热合成法 28

2.2.2 电化学生长法 30

2.2.3 化学气相沉积法 31

2.2.4 溶胶-凝胶法 34

2.2.5 沉淀法 35

2.2.6 磁控溅射 36

2.2.7 分子束外延 37

2.2.8 原子层沉积 39

第3章 表面活性剂辅助电化学沉积制备多孔ZnO薄膜 41

3.1 表面活性剂的作用及分类 41

3.1.1 表面活性剂的作用 41

3.1.2 表面活性剂的分类 42

3.2 利用表面活性剂调控纳米材料的形貌 43

3.2.1 表面活性剂在纳米材料合成中的作用 44

3.2.2 表面活性剂聚集体在辅助纳米材料合成中的作用机理 45

3.3 表面活性剂在纳米氧化锌合成与制备中的作用 49

3.3.1 表面活性剂的特性 49

3.3.2 离子型表面活性剂辅助合成纳米氧化锌 50

3.3.3 非离子型表面活性剂辅助合成纳米氧化锌 52

3.3.4 表面活性剂对纳米氧化锌的性能的影向 53

3.4 电化学沉积法 55

3.4.1 电化学沉积的基本理论及影响因素 55

3.4.2 电沉积ZnO薄膜的体系 58

3.5 表面活性剂辅助电化学制备ZnO薄膜 59

3.5.1 实验方案 60

3.5.2 电化学沉积ZnO薄膜的原理及特点 61

3.6 SDS参与的电沉ZnO薄膜 62

3.6.1 循环伏安（CV）曲线 62

3.6.2 薄膜的晶体结构分析 64

3.6.3 沉积电压对薄膜表面形貌的影响 64

3.6.4 溶液中Zn2+浓度对薄膜表面形貌的影响 65

3.6.5 SDS含量对薄膜表面形貌的影响 65

3.6.6 ZnO薄膜表面元素含量 67

3.6.7 光学性能表征 70

3.7 CTAB参与的电沉积ZnO薄膜 71

3.7.1 循环伏安（CV）图 71

3.7.2 XRD分析 71

3.7.3 不同CTAB含量的薄膜SEM图 72

3.7.4 不同沉积电压对薄膜形貌的影响 72

3.7.5 ZnO薄膜表面元素含量 73

3.7.6 ZnO薄膜光学性能表征 75

3.8 机理分析 76

3.9 本章小结 77

第4章 溶胶-凝胶法制备纳米ZnO多孔薄膜 79

4.1 溶胶-凝胶法 79

4.1.1 溶胶-凝胶技术的发展过程 79

4.1.2 溶胶-凝胶技术的特点 80

4.1.3 溶胶-凝胶技术的实现途径 81

4.1.4 溶胶-凝胶法的工艺过程 85

4.1.5 溶胶-凝胶法的影响因素 88

4.1.6 溶胶-凝胶法在材料合成中的应用 89

4.1.7 溶胶-凝胶法制备薄膜的方法 93

4.2 无机盐络合溶胶-凝胶法制备介孔ZnO薄膜 96

4.2.1 机盐络合物溶胶-凝胶法 96

4.2.2 试验方案 99

4.2.3 凝胶的红外光谱分析 101

4.2.4 干凝胶的DTA-TG分析 102

4.2.5 制备条件和参数对薄膜的影响 103

4.2.6 ZnO薄膜的光学性能 109

4.2.7 ZnO薄膜的比表面积和孔分布 111

4.3 PEG辅助的溶胶-凝胶法制备多孔ZnO薄膜 114

4.3.1 模板组装化学 114

4.3.2 实验方案 117

4.3.3 聚乙二醇的结构特性 118

4.3.4 Zn（AC）2-Pr'OH-DEA-PEG系胶体的性质 119

4.3.5 多孔结构形成过程的影响因素 122

4.3.6 性能表征 125

4.4 本章小结 129

第5章 表面活性剂辅助直接沉淀法制备ZnO纳米结构材料 130

5.1 沉淀法 130

5.1.1 沉淀法的基本原理及特点 130

5.1.2 沉淀法制备粉体反应中单体颗粒的核化与生长 131

5.1.3 沉淀法在制备氧化锌材料中的应用 132

5.2 直接沉淀法制备ZnO纳米材料 133

5.2.1 实验方案 133

5.2.2 实验方法 134

5.3 直接沉淀法制备ZnO纳米材料 134

5.3.1 物相及形貌分析 134

5.3.2 形成机理分析 135

5.4 PVA辅助的直接沉淀法制备ZnO纳米材料 136

5.4.1 物相及形貌分析 136

5.4.2 PVA作用机理分析 138

5.5 CTAB辅助直接沉淀法制备ZnO纳米材料 138

5.5.1 物相及形貌分析 138

5.5.2 CTAB作用机理分析 138

5.6 制得不同形貌的纳米氧化锌的原因分析 140

5.7 紫外-可见光吸收光谱 140

5.8 本章小结 141

第6章 金属离子掺杂纳米ZnO的表征及发光性能 142

6.1 半导体氧化锌的发光理论 142

6.1.1 半导体中的能带 142

6.1.2 与发光有关的缺陷 143

6.1.3 掺杂半导体理论 144

6.1.4 载流子的复合 147

6.2 常用发光表征方法 149

6.2.1 光致发光谱 149

6.2.2 拉曼光谱 151

6.3 ZnO的光学性质 153

6.3.1 激子复合发光 155

6.3.2 带间跃迁发光 156

6.3.3 杂质或缺陷能级跃迁发光 156

6.4 实验方案 156

6.5 络合物结构分析 157

6.6 干凝胶的热分析 158

6.7 物相组成及形貌分析 158

6.8 红外光谱分析 162

6.9 金属离子掺杂纳米ZnO的光学性能 163

6.9.1 紫外-可见-近红外吸收光谱 163

6.9.2 金属离子掺杂纳米ZnO的PL图谱 165

6.10 本章小结 167

第7章 氧化锌纳米材料的应用 168

7.1 氧化锌纳米材料在能源中的应用 168

7.1.1 氧化锌的室温光致发光 168

7.1.2 氧化锌在新型光伏电池中的应用 170

7.1.3 氧化锌在透明导电薄膜中的应用 178

7.1.4 氧化锌的压电效应 179

7.2 氧化锌纳米材料在环境中的应用 180

参考文献 184