Author(s): HE Ying, WANG Jun-An, SANG Wen-bin, WU Ruo-Feng, YAN Li-li, FANG Yun-Ying
Pages: 1037-1041
Year: 2005 Issue:  12
Journal: ACTA CHIMICA SINICA
Keyword:  ZnO纳米线; 自组装; 高分子诱导; 定向生长; 配位络合;
Abstract: 介绍了一种能在各种晶面的硅衬底上制备垂直于衬底取向生长的ZnO纳米线阵列的新方法.该法采用高分子络合和低温氧化烧结反应,以聚乙烯醇(PVA)高分子材料作为自组装络合载体来控制晶体成核和生长.首先通过PVA侧链上均匀分布的极性基团羟基(-OH)与锌盐溶液中的Zn2+离子发生络合作用,然后滴加氨水调节络合溶液pH值为8.5±0.1,使络离子Zn2+转变为Zn(OH)2,再将硅片浸入此溶液中,从而在硅衬底表面得到较均匀的Zn(OH)2纳米点,随后在125℃左右Zn(OH)2纳米点通过热分解转化为ZnO纳米点,其后在420℃烧结过程中衬底上的ZnO纳米点在PVA高分子网络骨架对其直径的限域下逐渐取向生长成ZnO纳米线,并且烧结初期PVA碳化形成的碳通过碳热还原ZnO为Zn,再在氧气氛中氧化为ZnO的方式在纳米线顶端形成了催化活性点,促进了纳米线顶端ZnO的吸收.烧结后碳逐渐氧化被完全去除.采用场发射扫描电镜(FE-SEM)、透射电镜(TEM,HR-TEM)和X射线衍射(XRD)对纳米线的分析结果表明,ZnO纳米线在硅衬底上分布均匀,具有六方纤锌矿结构,并且大多沿[0001]方向择优取向生长,直径为20～80nm,长度可从0.5至几微米.提出了聚合物控制ZnO结晶和形貌的网络骨架限域模型以解释纳米线的生长行为.