题目：O维、二维ZnO纳米结构的湿化学法制备及光催化特性

采用水热法，在金属锌片了制备出矮胖的ZnO微棒，较小纵横比的带锥的ZnO纳米棒，较大纵横比的带锥的ZnO纳米棒、不同高度的棱台状的ZnO纳米结构、负载Ag颗粒的棱台状ZnO纳米结构以及ZnO纳米锥结构；采用ZnCl2辅助的热氧化法在锌片上制备出了ZnO纳米片。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜对产物的形貌和结构进行了表征。研究了不同形貌ZnO纳米结构的生长机理，提出了相关的生长模式和机理。研究了不同形貌ZnO纳米结构的光催化特性、I–V特性以及光敏特性，探讨了ZnO纳米结构的形貌、尺寸与性能之间的关系。这些研究结果为ZnO纳米结构的制备、物理化学性能研究以及在光电子、太阳能电池、光催化等领域的应用奠定了基础。具体研究结果如下：
(1) 矮胖的ZnO微棒、不同纵横比的ZnO纳米棒的水热合成、生长机理与光催化特性：通过锌片与0.4 mol/L的醋酸锌水溶液分别在120 ℃水热反应2 h、6 h，185 ℃水热反应2 h，合成了较小纵横比的带锥的ZnO纳米棒，矮胖的ZnO微棒，较大纵横比的带锥的ZnO纳米棒。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜对产物的形貌和结构进行了表征。发现所制备的矮胖的ZnO微棒，较小纵横比的带锥的ZnO纳米棒，较大纵横比的带锥的ZnO纳米棒为六方纤锌矿结构，矮胖的ZnO微棒，较小纵横比的带锥的ZnO纳米棒及较大纵横比的带锥的ZnO纳米棒可以通过反应时间和温度的改变而加以控制。实验结果表明，矮胖的ZnO微棒，较小纵横比的带锥的ZnO纳米棒及较大纵横比的ZnO纳米棒的可控合成遵循动力学过程。在室温下研究了矮胖的ZnO微棒，较大纵横比的带锥的ZnO纳米棒和较小纵横比的带锥的ZnO纳米棒的光催化性能。发现矮胖的ZnO微棒、较小纵横比的带锥的ZnO纳米棒及较大纵横比的带锥的ZnO纳米棒是促进甲基橙光降解的有效催化剂，较小纵横比的带锥的ZnO纳米棒的催化性能要比矮胖的ZnO微棒，较大纵横比的带锥的ZnO纳米棒的催化性能要好，而且，较小纵横比的带锥的ZnO纳米棒其催化过程为伪一级反应。
(2) ZnO纳米片的制备、生长机理与光催化特性：将覆盖有0.5 mol/L的ZnCl2溶液的锌片加热到340 ℃反应1 h，结果在锌片上长出了片状结构的Zn5(OH)8Cl2·H2O和Zn2OCl2·2H2O的混合物，片状的Zn5(OH)8Cl2·H2O和Zn2OCl2·2H2O的混合物在空气气氛围中400 ℃下,退火1 h，得到了ZnO纳米片。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜对产物的形貌和结构进行了表征。发现退火后所得的产物为六方相纤锌矿结构的ZnO纳米片,其对角线的长度大约在450-600 nm范围，厚度大约在300 nm。提出了ZnO纳米片的形成机理。考察了ZnO纳米片降解甲基橙的催化性能，发现ZnO纳米片是促进甲基橙光降解的有效催化剂，而且ZnO纳米片其催化过程为伪一级反应。同时研究了ZnO纳米片的I-V特性。当测试电压为3.5 V时，ZnO纳米片对紫外光(λ=365 nm，8 W)的灵敏度为1.32。
(3) 可控合成棱台状和锥状的ZnO纳米结构的水热制备与光催化特性：在锌片-乙醇-水-醋酸锌的水热体系中，120 ℃下分别保温2 h和4 h，在锌片基底上直接制备出了不同高度的棱台状的ZnO纳米结构。改变溶剂在锌片-醋酸锌-水-甲醇的体系中，120 ℃下保温6 h，通过水热法在锌片上直接制备出了ZnO纳米锥。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜对产物的形貌和结构进行了表征。发现所制备的锥状和不同高度棱台状产物是六方纤锌矿结构的ZnO纳米结构。在室温下研究了锥状和不同棱台状结构的光催化特性，发现较低棱台状的ZnO纳米结构光催化性能最好，即较低棱台状的ZnO纳米结构(120 ℃下保 温2 h)的光催化性能要比较高的棱台状的ZnO纳米结构(120 ℃下保 温4 h)和锥状的ZnO纳米结构的光催化性能好。往上述锌片-乙醇-水-醋酸锌体系中加入AgNO3后，发现随着其用量的增多，产物的光催化性能也发生了相应的变化,当加入的硝酸银的质量为5 mg时，负载有Ag颗粒的棱台状的ZnO的纳米结构的光催化效果最好。