氧化锌纳米棒阵列对芳纶的改性

Material Sciences 材料科学, 2018, 8(5), 482-489Published Online May 2018 in Hans. /journal/mshttps:///10.12677/ms.2018.85054Growth Mechanism andPhotocatalytic Performance ofZnO Nanorod ArraysChunwei Liu, Yang Wan, Shenghai Zhuo, Sha Luo*College of Material Science and Engineering, Northeast Forestry University, Harbin HeilongjiangReceived: Apr. 22nd, 2018; accepted: May 9th, 2018; published: May 16th, 2018AbstractWell-defined ordered ZnO nanorod arrays were successfully prepared on activated carbon fibers by combining sol-gel with a hydrothermal method. The growth mechanism was proposed by SEM, XRD and N2 physisorption. Concentration of zinc acetate had a regulatory effect on the morphology of ZnO nanorods. ZnO films provided the nucleus for oriented growth of nanorods, promoting its preferential growth along the c-axis direction of activated carbon fibers. The photocatalytic tests showed the catalytic performance of ZnO nanorod arrays/activated carbon fibers was influenced obviously by zinc acetate. When the Zn(CH3COO)2 concentration was 0.15 mol∙L−1, its removal effi-ciency of methylene blue reached 90% during 120 min. After five regeneration cycles, its photo-catalytic efficiency remained 82%.KeywordsZinc Oxide, Nanorod Array, Activated Carbon Fiber, Growth Mechanism, PhotocatalysisZnO纳米棒阵列生长机理及光催化性能研究刘春闱，万阳，卓盛海，罗沙*东北林业大学材料科学与工程学院，黑龙江哈尔滨收稿日期：2018年4月22日；录用日期：2018年5月9日；发布日期：2018年5月16日*通讯作者。

氧化锌纳米阵列气敏性能及发光、浸润性研究的开题报告
一、研究背景
氧化锌纳米阵列由于其优良的物理化学性能，在气敏领域、发光领域以及材料表面修饰方面等各个领域都得到广泛的应用。

其中，氧化锌纳米阵列的气敏性能是其应用领域中的一个重要方面，因此，对其气敏性能的研究也具有重要的意义。

同时，氧化锌纳米阵列的表面发光性质也备受关注。

利用其发光性质，可以将其应用于光电器件中。

此外，氧化锌纳米阵列的浸润性也是一个重要的研究方向。

通过研究其浸润性，可以更好地了解纳米材料的表面特性及其对环境的作用。

二、研究计划
本研究计划将主要围绕氧化锌纳米阵列的气敏性能、发光性质以及浸润性展开研究。

具体的研究内容如下：
1.气敏性能研究：通过制备不同形态、不同厚度的氧化锌纳米阵列样品，并对其进行气敏实验。

利用电学测试方法，研究其对一系列气体的响应特性。

2.表面发光性质研究：制备氧化锌纳米阵列膜片，并利用荧光显微镜观察其表面发光性质，研究其荧光强度和荧光寿命等特性，并探究其可能的应用领域。

3.浸润性研究：利用扫描电子显微镜（SEM）和接触角测量仪研究氧化锌纳米阵列的表面形貌和表面自洁能力，并探究纳米材料的表面化学性质与其浸润性之间的关系。

三、研究意义
本研究计划将深入探究氧化锌纳米阵列的气敏性能、发光性质以及浸润性，对其应用领域的拓展和深入研究具有重要意义。

通过研究氧化锌纳米阵列的气敏性能，可以为其在气敏器件中的应用提供参考；通过研究氧化锌纳米阵列的表面发光性质，可以探索其在光电器件中的应用；通过研究氧化锌纳米阵列的表面化学性质和浸润性，可以更好地了解纳米材料在环境中的表面作用机理。

2016年11月氧化锌纳米棒阵列对有机太阳能电池性能的提高王志鹏刘盛意（大连东软信息学院，辽宁大连116000）摘要：伴随社会的快速发展对于能源的需求量也在逐步递增，而太阳能资源作为可再生资源受到极大的青睐，太阳能电池在日常生活中也得到了极为广泛的应用，并且在某种程度上形成了产业化，然而由于发电成本限制其发展步伐。

有研究显示，氧化锌太阳能电池具有良好的应用效果，而且能够提升电池自身的性能。

关键词：氧化锌；纳米棒；阵列；太阳能电池；性能太阳能电池已经成为未来发展的主流趋势，而不断优化电池性能成为当前研究的重点方向，根据相关研究表明，氧化锌纳米棒阵列能够最大限度提升有机太阳能电池性能，进一步促进电池光电转换率的提高，具有更良好的应用效果。

1氧化锌纳米棒阵列对太阳能电池能级结构的影响根据研究显示，氧化锌纳米棒阵列对太阳能电池能级结构有一定的影响，为了对其进行深入的探讨分析，通过实验研究继而验证上述观点的合理性，从实验中不难发现，ZnO、Cds能级在某种程度上具有一定的匹配度，继而形成梯式结构，从某种层面来说可以调控传输，主要针对的是生载流子，这对于太阳能电池而言作用极为显著，能够最大限度提升其光电性能。

也就是于光照条件下，Cds纳米晶，它通过吸光层实施光吸收，光生电子-空穴，对，ZnO/Cds异质结界面位置分类，然后电子由ZnO导带有效转移，到达Cds导带，随即被电解液捕获，最终借助过镀铂电极，继而导入外电路，致使短路电流形成。

根据研究结果可以看出，氧化锌纳米棒阵列对于太阳能电池能级结构有一定的影响，合理筛选纳米棒阵列意义深远，从根本上提高太阳能电池的性能，获得更好的应用效能。

2光电性能测试在实验研究中，通过对氧化锌纳米棒阵列曲线及性能参数分析可知，一旦CdS纳米晶在厚度上发生变化，随之电池短路电流，还有转换率都会发生明显的变化，而变化主体趋势是先增大，然后再减小。

究其原因在于CdS纳米晶厚度叠加，光生载流子就会随之变化，其迁移距离不断增长，相对来说，载流子复合率较大，继而导致电池短路掉了不能上升，反之逐步下降。

氧化锌纳米棒阵列的控制生长及其光学性能研究的开题报告题目：氧化锌纳米棒阵列的控制生长及其光学性能研究研究背景和意义：氧化锌（ZnO）是一种广泛应用于半导体器件、光学器件等领域的重要材料。

近年来，氧化锌纳米棒阵列引起了人们的广泛关注，因为它具有优异的光学性能和潜在的应用价值。

氧化锌纳米棒阵列的性能主要受到其结构、尺寸和排列方式等因素的影响。

因此，控制氧化锌纳米棒阵列的生长和结构具有重要的理论和应用价值。

研究内容和方法：本研究的主要内容是探究氧化锌纳米棒阵列的控制生长和光学性能。

具体研究内容包括：1. 探究不同生长条件下氧化锌纳米棒的生长规律和微观结构特征。

2. 研究氧化锌纳米棒阵列的光学性能，包括吸收、发射和传输等方面。

3. 通过控制生长条件优化氧化锌纳米棒阵列的光学性能。

研究方法包括化学合成法、物理气相沉积法、扫描电子显微镜、原子力显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射仪等材料表征技术以及光谱分析仪等光学测试仪器。

研究意义和创新性：本研究的意义在于探究氧化锌纳米棒阵列的控制生长和光学性能，为氧化锌纳米棒阵列的应用提供理论和实验基础。

本研究的创新性在于结合化学合成法和物理气相沉积法实现氧化锌纳米棒阵列的控制生长，并对其光学性能进行深入研究，具有一定的实用性和应用前景。

研究的预期目标和成果：本研究的预期目标是实现氧化锌纳米棒阵列的控制生长，并探究其光学性能的规律和特点。

预期成果包括：1. 建立有效的氧化锌纳米棒阵列控制生长方法和优化光学性能的策略。

2. 揭示氧化锌纳米棒阵列的光学性能、尺寸效应和排列方式对性能的影响规律。

3. 探索氧化锌纳米棒阵列在光学器件等领域的应用前景和潜力。

时间计划和进度安排：本研究计划在3年内完成，具体时间计划和进度安排如下：第一年：熟悉实验方法，探究氧化锌纳米棒阵列的基本性质和生长机制。

第二年：系统研究氧化锌纳米棒阵列的光学性能，并探索优化光学性能的方法。

第三年：进一步探究氧化锌纳米棒阵列在光电器件和传感器等领域的应用前景和潜力。

专利名称：在位化学改性制备氧化锌纳米棒阵列薄膜的方法及其用途
专利类型：发明专利
发明人：黄忠兵,尹光福,姚亚东,廖晓明,康云清
申请号：CN200710048373.6
申请日：20070201
公开号：CN101234855A
公开日：
20080806
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种采用溶胶－凝胶方法在位化学改性制备ZnO纳米棒阵列薄膜的方法，其依次步骤如下：(1)将Zn(NO)6HO与六次甲基四胺溶解在去离子水中并搅拌均匀；(2)将经过清洗干净的基底材料进入到溶液中，并加热；(3)在加热一段时间后加入化学改性剂；(4)继续保温，将基底材料取出并用去离子水清洗，最后用暖风吹干，得到化学改性ZnO纳米棒阵列薄膜。

本发明在一定浓度下，既能有效控制六方相ZnO纳米棒的生长而形成阵列薄膜，又能在ZnO纳米棒表面实现化学改性，缩短了工艺流程，实现了廉价大规模生产，使ZnO纳米棒更具有实用意义。

本发明在电子信息、光电信号、生物信息检测及疾病诊断等领域具有广泛的应用价值。

申请人：四川大学
地址：610065 四川省成都市武侯区一环路南一段24号四川大学材料科学与工程学院
国籍：CN
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专利名称：修饰有银纳米颗粒的氧化锌纳米棒阵列及其制备方法和用途
专利类型：发明专利
发明人：唐海宾,孟国文,张倬
申请号：CN201110302930.9
申请日：20110930
公开号：CN103030095A
公开日：
20130410
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种修饰有银纳米颗粒的氧化锌纳米棒阵列及其制备方法和用途。

阵列为衬底上置有氧化锌纳米棒组成的阵列，氧化锌纳米棒长为1～1.4μm、棒直径为50～60nm，棒顶端银纳米颗粒径为100～120nm，棒表面银纳米颗粒径为25～35nm、颗粒间距为≤10nm，相邻棒顶端的银纳米颗粒的间距为40～60nm，相邻棒表面的银纳米颗粒的间距为25～35nm；方法为先将醋酸锌乙醇溶液涂覆至衬底上，干燥后对其进行清洗分散、热分解得到其上覆有氧化锌种子层的衬底，再将覆有种子层的衬底置于硝酸锌氨络合溶液中进行电沉积，得到其上置有氧化锌纳米棒阵列的衬底，然后将其置于离子溅射仪中进行银离子溅射，制得目标产物。

它可作为SERS的活性基底，用于测量罗丹明6G或多氯联苯77。

申请人：中国科学院合肥物质科学研究院
地址：230031 安徽省合肥市1110信箱
国籍：CN
代理机构：合肥和瑞知识产权代理事务所(普通合伙)
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ZnO纳米柱结构的制备与改性及其在太阳能电池中的应用中期报告1. 研究背景随着能源危机的日益突出，太阳能作为一种最为广泛、最为理想的可再生清洁能源备受关注。

太阳能电池是太阳能应用最广泛、最为成熟的技术之一，其核心是光电转换材料。

因此，寻求新型、高效、稳定的光电转换材料是太阳能电池发展的重要研究方向。

近年来，纳米技术在太阳能电池领域的应用和研究取得了骄人的成绩。

ZnO作为一种重要的直接带隙、范德华力弱的半导体材料，具有良好的光电性能，并且由于其良好的可控性和电化学可逆性，已经成为太阳能电池中的重要光电转换材料。

相对于传统的ZnO纳米颗粒，ZnO纳米柱结构具有更大的表面积和较短的电子传输路径，从而能够提高其吸光度和光电转换效率。

2. 研究目的本研究旨在通过控制ZnO纳米柱的制备方法和改性手段，进一步提高其在太阳能电池中的光电转换性能。

具体目标如下：（1）制备高质量的ZnO纳米柱结构材料；（2）探究不同改性手段对材料光电转换性能的影响；（3）研究掺杂元素对ZnO纳米柱结构材料光电性能的影响；（4）评估所制备的ZnO纳米柱在太阳能电池中的应用潜力。

3. 研究内容（1）制备高质量的ZnO纳米柱结构通过氧化锌蒸汽沉积法制备ZnO纳米柱结构，并通过扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）分析材料形貌和结构特征。

优化制备参数，进一步提高纳米柱的光电性能。

（2）探究不同改性手段对材料光电性能的影响引入表面修饰分子或利用超支化学法套壳对ZnO纳米柱进行改性，以提高其光电性能。

对改性前后的ZnO纳米柱进行表征，探究改性对其结构和光学性质的影响。

（3）研究掺杂元素对ZnO纳米柱结构材料光电性能的影响以掺杂铟、锡和氮等元素的ZnO纳米柱为研究对象，探究掺杂元素对ZnO纳米柱光电性能的影响，以此来优化材料的光电转换性能。

（4）评估所制备的ZnO纳米柱在太阳能电池中的应用潜力将制备合成的ZnO纳米柱应用于染料敏化太阳能电池（DSSC）或量子点敏化太阳能电池（QDSSC）等太阳能电池中，评价其在太阳能电池中的光电性能和应用潜力。