收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

ZnO纳米管阵列发电机的研究

奚伊  
【摘要】: 氧化锌(ZnO)属宽带隙(3.4eV)半导体,常温下具有高的激子束缚能(60meV)。ZnO廉价,属“绿色”环保材料,无毒、可生物降解和具有生物相容性,并且作为重要的半导体功能材料,它具有极好的热稳定性和独特的力、光、电性质,在电子学、光学、光电子学、激光器和光发射二极管方面有重要的应用。ZnO拥有压电和焦电性质使其成为传感器、能换器、发电机和光催化制氢方面最具潜力的候选者之一。ZnO纳米结构在未来的应用和纳米制备方面很大程度上是基于设计可控生长位置、方向、尺寸、分布和均匀性的一维纳米阵列,因为这是实现ZnO纳米阵列器件的基础。因此,对ZnO纳米阵列制备及器件的研究已经并将继续成为全球科学研究者关注的热点。本论文选择调控制备ZnO纳米管阵列,旨在探索ZnO纳米材料的应用,并对基于ZnO纳米管阵列的压电性质和发电机进行了研究,同时对ZnO纳米管阵列的染料敏化太阳能电池进行了初步的研究。本论文的主要内容包括以下几个方面: ①以纳米结构器件为背景的纳米阵列体系已经成为纳米材料的研究热点,一维中空结构具有与纳米线不同的性质,纳米管阵列的制备在技术上具有较大的挑战。论文采用湿化学方法,在氮化镓(GaN)、镀金(Au)的硅(Si)、光纤和ITO衬底上制备了ZnO纳米管阵列。分两步温度合成,首先在衬底上生长ZnO纳米线阵列,然后通过原位刻蚀纳米线制备了ZnO纳米管阵列。通过改变反应溶液的浓度、温度和生长时间,可以调控ZnO纳米管阵列的维度和密度,并获得了尺寸均匀、垂直定向的ZnO纳米管阵列。详细研究纳米管阵列的形成机理,得出了制备ZnO纳米管阵列的一般规律。 ②收集环境能量提供纳米器件的持续运行是具有重要科学意义和实际应用价值的研究,也是非常具有挑战性的工作。由于纳米管特殊的结构,它比纳米线具有更好的柔性,当纳米管弯曲形变时,在内壁和外壁都有压电输出,有利于获得更大的输出电压/电流。论文基于ZnO的压电性质,采用原子力显微镜,通过镀铂(Pt)探针扫描镀金衬底上生长的ZnO纳米管阵列,研究了压电发电性质。利用原子力显微镜对形貌和纳米管形变的观测和电压输出记录,对压电的输出进行了模拟计算和理论分析。 ③为了提高压电发电输出功率,实现基于ZnO纳米管阵列压电器件持续的功率输出,论文利用镀PtZnO纳米管阵列代替原子力扫描的探针,通过ZnO纳米管阵列与镀金ZnO纳米管阵列的咬合和封装,制备了基于ZnO纳米管阵列的压电发电机,用超声波震荡提供机械能,实现了稳定的直流电压和电流输出。 ④由于石油能源的日渐枯竭和价格飞涨,可再生的清洁能源成为世界关注的热点。ZnO能隙3.14eV,其纳米管阵列结构,具有很好的光电子转移能力,成为染料敏化太阳能电池优质的光阳极材料。论文基于生长在光纤和ITO衬底上的ZnO纳米管阵列,制备了染料敏化纳米材料太阳能电池,对它们的光伏效应和输出功率与生长在ITO上纳米线阵列进行了比较。并发现生长在光纤上的ZnO纳米管的效率最大,生长在ITO上的ZnO纳米管的效率次之,生长在ITO上的ZnO纳米线的效率最小。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前17条
1 张健;高军;王殿荣;史克英;宫丽红;;ZnO微/纳米管阵列的亲疏水性能[J];哈尔滨师范大学自然科学学报;2011年04期
2 徐玉睿;田永涛;王文闯;贺川;陈文丽;赵晓峰;王新昌;李新建;;ZnO纳米管阵列/p-Si异质结构的低温控制合成及其光电性能[J];郑州大学学报(理学版);2012年02期
3 戴高鹏;周京慧;龙家豪;李尊;刘力;;分子印迹TiO_2纳米管阵列的制备与选择性光电催化降解邻苯二甲酸二乙酯[J];无机化学学报;2020年05期
4 杜晶晶;赵军伟;程晓民;王可胜;;基底及电解液对TiO_2纳米管阵列形貌的影响[J];电源技术;2017年03期
5 尹亮亮;赵宏伟;葛坚坚;;TiO_2纳米管阵列电极的制备及电输运性能[J];上海应用技术学院学报(自然科学版);2016年04期
6 陆晓旺;张作松;殷禹;;CeO_2纳米颗粒修饰TiO_2纳米管阵列及其光催化性能[J];常州大学学报(自然科学版);2016年05期
7 孙墨杰;胡全;李健;刘春光;沈阳;;ZnFe_2O_4/TiO_2纳米管阵列电极的制备及光电催化降解苯酚的研究[J];化学学报;2013年02期
8 田西林;陶杰;陶海军;包祖国;李转利;张焱焱;汤育欣;;淬火处理对TiO_2纳米管阵列电极性能影响[J];物理化学学报;2009年06期
9 郑青;周保学;白晶;蔡伟民;廖俊生;;TiO_2纳米管阵列及其应用[J];化学进展;2007年01期
10 沈垒;李广忠;陈刚;赵少阳;李增峰;葛渊;李亚宁;;多孔钛板表面TiO_2纳米管阵列膜的制备及表征[J];钛工业进展;2017年01期
11 柳堤;江少群;王刚;;TiO_2纳米管阵列的制备与改性研究进展[J];表面技术;2017年04期
12 余翠平;王岩;崔接武;刘家琴;吴玉程;;TiO_2纳米管阵列的多重改性及其在超级电容器中应用的最新进展[J];物理化学学报;2017年10期
13 张君慧;郭丽芳;赵清华;张文栋;李大维;李刚;孙伟;;基于两步法阳极氧化的TiO_2纳米管阵列制备研究[J];稀有金属材料与工程;2015年12期
14 刘慧;董海成;袁永健;田甜;;氧化钛纳米管阵列改性及其性能研究进展[J];材料导报;2015年S2期
15 武佳;徐浩;延卫;;TiO_2纳米管阵列的制备改性及应用研究进展[J];化工进展;2016年S1期
16 贾永芳;蔡芳共;鲁双伟;杨峰;赵勇;;双通TiO_2纳米管阵列膜制备及应用研究[J];材料导报;2016年13期
17 畅敏杰;;TiO_2纳米管阵列的制备方法及应用研究[J];广东化工;2014年24期
中国重要会议论文全文数据库 前20条
1 杨洋;谢霞;朱志伟;;一种新型碳纳米管阵列修饰电极的制备及应用[A];中国化学会第十三届全国分析化学年会论文集(一)[C];2018年
2 刘涛;储震宇;金万勤;;三维铂纳米管阵列的DNA生物传感器的设计及其在汞离子检测中的应用[A];中国化学会第十三届全国分析化学年会论文集(二)[C];2018年
3 程君;陈晨浦;孙成龙;沈毓儒;谢青季;;压电辅助光沉积Au纳米颗粒敏化的ZnO纳米管阵列的光电化学性能[A];中国化学会第十四届全国电分析化学学术会议会议论文集(第一分册)[C];2020年
4 冯锦先;王安良;卢雪峰;许瀚;叶盛华;李高仁;;催化剂中的界面结构设计及其电催化性能调控[A];2019第四届中国能源材料化学研讨会摘要集[C];2019年
5 刘婧;;TiO_2纳米管表面成骨细胞与巨噬细胞的行为差异性研究[A];2020中华口腔医学会口腔修复学专业委员会第十四次全国口腔修复学学术会议论文摘要汇编[C];2020年
6 王彩云;王新;卢燃;陈溯;;超亲水TiO_2纳米管对人牙龈成纤维细胞影响的研究[A];2020中华口腔医学会口腔修复学专业委员会第十四次全国口腔修复学学术会议论文摘要汇编[C];2020年
7 张苗;;退火温度对一维TiO_2纳米管光电性能的影响[A];TFC'13全国薄膜技术学术研讨会论文摘要集[C];2013年
8 宋鹏;张晓艳;孙明轩;孙钰珺;崔晓莉;;TiO_2纳米管/氧化石墨烯复合薄膜可见光光电化学性质[A];TFC'11全国薄膜技术学术研讨会论文摘要集[C];2011年
9 闫惠苓;王建龙;;可回收和循环利用的二元复合MoS_2/TiO_2纳米管阵列用于高效光催化水消毒[A];2020(第4届)抗菌科学与技术论坛论文摘要集[C];2020年
10 张苗;王艳芬;吕建国;何刚;孙兆奇;;二氧化钛纳米纤维-纳米管分层结构及其光电性能研究[A];TFC'19第十五届全国薄膜技术学术研讨会摘要集[C];2019年
11 侯峰;阴育新;靳正国;;热处理气氛对TiO_2纳米管阵列光电性能的影响[A];第十六届全国高技术陶瓷学术年会摘要集[C];2010年
12 李桐;;TiO_2纳米管阵列制备条件对形貌的影响[A];2014中国功能材料科技与产业高层论坛摘要集[C];2014年
13 叶美丹;宫娇娇;林昌健;;TiO_2纳米管阵列的电化学构筑[A];中国化学会第27届学术年会第10分会场摘要集[C];2010年
14 王岩;吴玉程;秦永强;崔接武;郑红梅;洪雨;王庆平;;电压条件对快速组装TiO_2纳米管阵列速率的影响研究[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集(第6分册)[C];2010年
15 宋玲霞;王玮;王敏;孙明亮;贺本林;李丰屹;刘威;;甘油电解液对阳极氧化TiO_2纳米管阵列的形貌及其光电性能的影响[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集(第3分册)[C];2010年
16 吴青龙;廖俊生;柏云;;高度有序TiO_2纳米管阵列制备及电催化析氢性能的初步研究[A];中国核科学技术进展报告——中国核学会2009年学术年会论文集(第一卷·第4册)[C];2009年
17 吴玲;李芳;廉孜超;万颖;李贵生;李和兴;;TiO_2复合纳米管阵列的制备及光电催化应用的研究进展[A];上海市化学化工学会2013年度学术年会论文集[C];2013年
18 赵成龙;慕成;徐东升;;硅纳米管阵列的制备及其应用[A];中国化学会第27届学术年会第10分会场摘要集[C];2010年
19 李洪义;王金淑;黄科林;孙果宋;;外加电压对阳极氧化钛纳米管阵列光生阴极保护性能的影响[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集(第5分册)[C];2010年
20 李高仁;;复合纳米管阵列的设计及其在电化学能源材料中的应用(英文)[A];第八届中国功能材料及其应用学术会议摘要[C];2013年
中国博士学位论文全文数据库 前20条
1 奚伊;ZnO纳米管阵列发电机的研究[D];重庆大学;2010年
2 王岩;TiO_2纳米管阵列的可控制备及气敏性能研究[D];合肥工业大学;2012年
3 滕伟;可见光响应TiO_2基复合纳米管阵列的制备及其在降解水中有机污染物的性能研究[D];大连理工大学;2013年
4 柯川;TiO_2纳米管阵列的制备、改性及其光电性能的研究[D];西南交通大学;2013年
5 陶海军;TiO_2纳米管阵列的阳极氧化制备及性能研究[D];南京航空航天大学;2007年
6 阴育新;TiO_2纳米管阵列的阳极氧化制备与光电催化性能[D];天津大学;2007年
7 刘智;多孔Pd纳米材料的电化学制备及其电催化性能研究[D];上海交通大学;2018年
8 赵宇龙;二氧化钛微纳结构调控及其光电性能研究[D];中国矿业大学;2019年
9 王芳;聚(3,4-乙烯二氧噻吩)纳米管/线复合材料的制备及性能研究[D];北京化工大学;2018年
10 朱洪光;骨涎蛋白片段包覆TiO2纳米管的表征与生物学特性研究[D];山东大学;2018年
11 李玥;功能化TiO_2纳米管阵列的制备、表征与应用[D];湖南大学;2014年
12 乐凌;基于一维TiO_2纳米管/纳米棒阵列光电极的PEC性能和光解水产氢的研究[D];武汉大学;2018年
13 张金磊;多肽纳米管阵列的超级电容器和层状硫化铼磁电特性研究[D];南京大学;2019年
14 熊科诏;复杂网络上的热传导[D];华东师范大学;2019年
15 香承杰;钛管表面纳米管结构调控及其光电转换性能研究[D];重庆大学;2018年
16 王治强;氧氮化钦纳米管阵列的制备及用于超级电容器的研究[D];南京大学;2014年
17 田甜;TiO_2纳米管阵列的银负载、光电及抗菌性能研究[D];西北工业大学;2016年
18 韩天啸;多孔化钛合金骨修复材料的构建及其成骨功效的研究[D];第四军医大学;2016年
19 刘小莲;多铁复合同轴纳米管阵列的制备与性能研究[D];武汉大学;2013年
20 汪欢;钴基氧化物介孔纳米管的自模板法制备及其电化学性能研究[D];天津大学;2017年
中国硕士学位论文全文数据库 前20条
1 谢剑;阻挡层修饰改善TiO_2纳米管阵列染料敏化太阳能电池性能的研究[D];湖北大学;2016年
2 宋端鸣;TiO_2纳米管阵列的制备及其在染料敏化太阳能电池中的应用研究[D];中国矿业大学;2014年
3 杨蕾;TiO_2纳米管阵列的阳极氧化法制备及其性能表征[D];安徽大学;2013年
4 谢鲲;TiO_2纳米管阵列的制备及室温氢敏特性研究[D];湖北大学;2012年
5 汪静茹;一维TiO_2纳米管的制备应用及改性复合研究[D];上海工程技术大学;2016年
6 杨进;TiO_2纳米管阵列制备及光催化性能研究[D];南昌大学;2020年
7 祝璐;A位掺杂钛酸钡纳米管薄膜的制备与性能研究[D];海南大学;2018年
8 王霞;铋基化合物改性的TiO_2纳米管膜及其光生阴极保护效应[D];厦门大学;2019年
9 郑邦丰;α-Fe_2O_3基复合材料的制备及其光电催化醇氧化研究[D];广州大学;2019年
10 张静;ZnO/ZnS/CdS纳米管量子点敏化太阳能电池改性的研究[D];华中师范大学;2019年
11 刘洋;二氧化钛COD传感器的制备与性能研究[D];黑龙江大学;2019年
12 毕亚军;负载MnCo_2O_(4.5)的TiO_2纳米管阵列的制备与光催化性能研究[D];哈尔滨工业大学;2019年
13 孙梦佳;掺杂改性TiO_2/Ti纳米管阵列的制备及光催化性能研究[D];黑龙江大学;2019年
14 宋静楠;二氧化钛纳米管薄膜及其自掺杂材料的制备与光电性能研究[D];上海交通大学;2016年
15 何汀;过渡金属(钴、镍)基电催化剂的设计及其在碱性电解水中的应用[D];华中科技大学;2019年
16 周涛;铁系纳米管催化剂制备及煤加氢液化性能评价[D];山东科技大学;2018年
17 雷婧;锌系半导体复合TiO_2纳米管对304不锈钢的光生阴极保护性能研究[D];山东科技大学;2018年
18 刘彦鹏;Gd-Co-Ni合金纳米管/线的制备及磁性能研究[D];内蒙古大学;2019年
19 王珍;饰金纳米管优化染料敏化太阳能电池性能的研究[D];武汉大学;2017年
20 漆碧娟;TiO_2纳米管阵列膜的制备及其阻变特性研究[D];西北师范大学;2019年
中国重要报纸全文数据库 前2条
1 本报记者 孙杰;科博会展现科技创新新气象[N];北京日报;2017年
2 记者 刘霞;美发明光电解水新技术[N];科技日报;2007年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978