ZnO纳米线的制备方法及应用课件

,*,国家精品课程网上资源的可用性研究,/*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,氧化锌纳米线的制备方法及应用,汇报人：仇晓风,汇报日期：,材料先进制备技术,目录,1,ZnO,纳米线的制备方法,汇报内容：,2,ZnO纳米线的,应用前景,ZnO纳米线的制备方法,物理法：磁控溅射法、分子束外延法等,化学法,模板合成法,电化学合成法,溶胶,-,凝胶法,微乳液法,水热合成法,气相合成法,ZnO纳米线的制备方法,电子在电场的作用下加速飞向基片的过程中与氩原子发生碰撞，电离出大量的氩离子和电子，电子飞向基片。氩离子在电场的作用下加速轰击靶材，溅射出大量的靶材原子，呈中性的靶原子（或分子）沉积在基片上成膜。,优点：牢固致密、高速低温，广泛用于工业生产多晶,ZnO,薄膜,缺点：靶刻蚀不均，高真空、设备较昂贵,磁控溅射,法,磁控溅射法原理图,ZnO纳米线的制备方法,分子束外延法,在高真空系统中相对地放置衬底和几个分子喷射炉，将欲组成化合物的各种元素和掺杂元素分别放入不同喷射炉内加热，是它们的分子(或原子)以一定的热运动速度和一定比例的束流强度喷射到加热的衬底表面，与表面产生相互作用，进行单晶薄膜的外延生长。,分子束外延法原理图,气相合成法,利用高温物理蒸发，,通过气体传输,可使反应物沉积到低温衬底上并生长为一维结构,。,锌源：ZnO粉、Zn粉,优点：,参数可控，容易实现控制生长,，纯度高，结构复杂,缺点：高温600 1000,成本,高,样品无序排列,，不利于单根纳米线的进一步的应用,ZnO纳米线的制备方法,气相,合成法示意图,ZnO纳米线的制备方法,模板合成法,以多孔阳极氧化铝,(,AA,O),为模板。AA,O,孔洞为六角柱形垂直模面呈有序平行排列，孔密度大，孔径在5200nm范围内可调。,优点：纳米线有序、长径比可控,缺点：模板上解离出产品困难,模板溶解,会,影响产品的纯度,模板,合成法示意图,ZnO纳米线的制备方法,电化学合成法,电场作用下，以锌盐为电解液，利用氧化还原反应，使溶液中的,Zn,2+,离子沉积到阴极得到所需,ZnO,薄膜。,优点：室温进行、参数(电流、电压等)可控、设备简单,缺点：薄膜多为多晶态或非晶态，性能不高，难制备复杂组成的薄膜,电化学合成法示意图,ZnO纳米线的制备方法,溶胶-凝胶法,原料分散在溶剂中，经水解反应生成活性单体，活性单体进行聚合，开始成为溶胶，进而生成具有一定空间结构的凝胶，,涂于衬底，烘干成膜。,优点：设备简单，工艺温度低、可大面积制备，易制得均匀多组分氧化物膜,缺点：,陈化时间长，,薄膜易开裂,溶胶,凝胶,涂膜,热处理,薄膜,溶胶-凝胶法,示意图,ZnO纳米线的制备方法,微乳液法,利用两种互不相溶的溶剂在表面活性剂的作用下形成一个均匀的乳液，在微泡中经成核、聚结、团聚、热处理后得纳米粒子。,优点：,粒度分布较窄,，粒径可控，粒子间不易团聚,缺点：表面活性剂用量大，成本高，不易回收,Zn,2+,OH,-,+,+,+,+,a,c,b,微乳液法,示意图,水热合成法,在密封的压力容器,(高压釜),中，水为溶剂，在高温高压的条件下进行的化学反应,。,优点：设备过程简单，反应条件易控制，反应速率快，产物纯度高，粒径易控制,ZnO纳米线的制备方法,ZnO纳米线的应用前景,一些晶体的结构比较特别，缺乏对称性，当这种晶体受到压力而改变形状时，便会放出少量的电流，这就是压电效应。氧化锌就具备产生压电效应的特性。,ZnO压电器件-纳米线发电机,ZnO,晶体,(1),“发梳”涂薄金,-,作为电极,(2),“发梳”表面未经处理,相互摩擦,-涂金且较硬的“发梳”,(1),使,(2),梳齿弯曲，,由于压电效应，,ZnO,晶体上出现电荷。,末端的电线可以将电流输送到照明装置上，从而实现机械能到电能的转换。,(1),(2),纳米“森林”,ZnO纳米线的应用前景,将光和水转化为氢燃料,纳米“树”电极浸没在水中，然后利用模拟的太阳光进行照射，这种垂直分支结构不仅能够捕获大量太阳能，同时也能最大限度地提高氢气产量,。,ZnO纳米“森”结构,ZnO纳米线的应用前景,利用待测气体与半导体(主要是金属氧化物)表面接触时产生的电导率等物性的变化来检测气体,，器件的阻值随气体浓度而变化,从浓度与阻值的变,化关系即可得知被测气体的浓度,。,ZnO气敏元件,气敏器件阻值-浓度关系,ZnO纳米线的应用前景,发光二极管(,LED,),发光二极管没有灯丝，,产热少，寿命长，,是由半导体材料里的电子移动而使它发光,，发光颜色与半导体的带隙有关。,发光二极管,原理,ZnO纳米线的应用前景,太阳能电池,通过光电效应,产生电力输出的半导体器件,太阳能电池应用,Thanks for,材料先进制备技术,your attention,