导　　师： 刘仲武

授予学位： 硕士

作　　者： (）;

机构地区： 华南理工大学

摘　　要： ZnO作为一种宽禁带氧化物,是目前研究最为广泛的半导体材料,具有很好的光电、压电、铁电、热电等性能。随着纳米技术的发展,ZnO纳米结构的研究方兴未艾。由于纳米材料的尺寸效应,在ZnO纳米材料制备过程中,如何很好地控制其尺寸是一直以来需要解决的关键问题。另一方面,元素掺杂是调控ZnO半导体特性以及磁、光性能的有效途径。向ZnO中引入磁性或其他3d过渡金属元素,可以获得在室温下具有铁磁性的稀磁半导体,在新型自旋电子器件上有着广泛的应用前景。而在利用ZnO宽的带隙而将其作为光催化材料降解有机污染物时,由于自然光中紫外光所占比例很小,且光生电子空穴对易于复合,极大地限制了ZnO对太阳光的利用,通过纳米结构和掺杂控制可以有效调控其光催化特性。本论文主要采用新型微波辅助水热法制备不同形貌的ZnO纳米结构,尝试通过工艺参数调控其尺寸和性能;同时研究了形貌和稀土掺杂对ZnO光催化特性的影响以及Co、Cu掺杂ZnO纳米材料的光学与磁性特征。论文主要研究内容和主要结论如下:首先,采用物理气相沉积和微波水热法相结合,在Si基底上合成了ZnO纳米棒阵列。系统地研究了反应物浓度、反应温度以及反应时间等合成条件对ZnO结构和发光性能的影响。通过工艺参数调整成功地实现了纳米棒的尺寸和光致发光性能的调控。其次,采用不同的工艺合成了不同形貌的ZnO纳米结构,包括纳米颗粒、纳米片、纳米棒和纳米花;研究了反应物配比、加热温度、加热时间和催化剂等反应条件对形貌的影响;研究了形貌对纳米ZnO光催化降解亚甲基蓝性能的影响,发现ZnO纳米颗粒具有最好的光催化活性。另外,还系统研究了ZnO投入量、亚甲基蓝初始浓度对ZnO纳米颗粒降解亚甲基蓝的光催化性能的影响。再次,用微波水热法合成了不同形貌的Co掺杂Z

关 键 词： 纳米结构 微波水热法 元素掺杂 光致发光 稀磁半导体 光催化活性

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