這篇由青島科技大學化學與分子工程學院的研究學者完成，討論種子生長法制備 ZnO 納米棒組裝結(jié)構(gòu)的論文，發(fā)表在重要期刊《山東大學學報》上。

摘要

采用微波加熱方法以 Zn-Al 類水滑石納米顆粒為種子、以醋酸鋅為前驅(qū)物制備了多種形貌的 ZnO 納米棒組裝結(jié)構(gòu)，使用 SEM 和 XＲD 進行了表征。研究發(fā)現(xiàn)，當種子液用量較低時，容易制備出 ZnO 納米棒的花簇結(jié)構(gòu)，其中 ZnO 納米棒的長度在幾百納米到 2 μm 之間，直徑在 100 ～ 300 nm 之間。當種子液用量較大時，容易得到類水滑石的大片晶兩面附生 ZnO 納米棒或納米管的多重結(jié)構(gòu)。

本研究工作采用微波加熱方法以 Zn-Al 類水滑石的小納米顆粒為種子成功制備了 ZnO 納米棒的組裝結(jié)構(gòu)，這種組裝結(jié)構(gòu)的形貌明顯受到種子液用量和微波加熱功率的影響，而受反應時間的影響不大。研究發(fā)現(xiàn)，當采用較低種子液用量( 5 ～ 10 mL) 和低微波加熱功率( 300 W) 時，有利于制備出 ZnO 納米棒的花簇狀組裝結(jié)構(gòu); 這種結(jié)構(gòu)中 ZnO 納米棒 的長度在幾百納米到 2 μm 之間，直徑在 100 nm 到 300 nm 之間。采用大量的種子液( 20 ～ 50 mL) 和高微波加熱功率( 700 W) 時，容易得到直徑約 5 μm 的 類水滑石納米片兩面附生 ZnO 納米棒或納米管的組裝結(jié)構(gòu)。這種 ZnO 納米棒的組裝結(jié)構(gòu)將在光催 化、太陽能電池以及污水處理等方面具有廣闊的應用前景。

儀器

按鋅－鋁的摩爾比為 3∶1 將 Zn( CH3COO) 2·2H 2O 和 AlCl3 ·6H2O 制備成陽離子 總濃度為10 mmol /L的 300 mL 混合鹽溶液，使用微波反應器加熱在 700 W 微波下升溫至 95 ℃ ，加入 13． 5 mL 氨水，在 95 ℃ 下維持反應 20 min。反應結(jié)束后，冷卻至室溫，用 200 nm 孔徑的聚碳酸酯膜過濾除掉大顆粒的類水滑石片，所得濾液作為種液。