题目：氧化锌微/纳米结构的制备及性质的研究

半导体纳米材料受到越来越多的关注是由于它们独特的理化性质在光电子纳米器件和功能材料等领域具有很好的应用前景。在各种半导体材料中，ZnO作为直接带隙的宽禁带半导体材料，室温下禁带宽度为3.37 eV，且激子束缚能高达60 emV，是一种重要的功能材料，在催化剂、传感器、电学、光学、光电子和压电器件等方面具有潜在的应用。值得注意的是ZnO的物理化学性质强烈的依靠其尺寸，形状和晶体结构。这些结构特征对实际应用起着重要作用。因此，采用ZnO形状和尺寸可控的合成方法是非常重要的。
本文采用简单的水热法成功合成了形貌可控的ZnO微/纳米结构(纳米圆盘、哑铃状微棒和纳米线)。应用X-射线衍射(XRD)、红外吸收光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和高倍透射电子显微镜(HRTEM)分别对所得材料的结构和形貌进行表征分析；并通过荧光光谱(PL)和紫外-可见吸收光谱(Uv-Vis)测试对其结构和性能进行了表征分析，对所合成材料的生长机理以及其发光机理进行了分析讨论，对纳米圆片和纳米线的光催化活性进行了研究，给出了一些合理的解释并得到了一些有意义的结论。详细内容如下所述：
(1) 采用简单的水热法成功合成均匀的单晶ZnO纳米圆盘。应用X-射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)和选区电子衍射(SAED)对纳米圆盘的微观结构进行了表征。纳米圆盘由圆柱状的薄片生长而成，平均直径约为1.5 μm，厚度约为300 nm。ZnO沿垂直于 [0001] 晶带轴方向的生长得到加强，而其沿着 <0001> 方向的生长受到了抑制，从而直接导致了ZnO纳米圆盘的形成。对纳米圆盘的光学性质及其可能的生长机理也做了相应的研究。这部分工作为大规模制备单晶纳米圆盘提供了一个简单而有效的合成路线。
(2) 一维ZnO微/纳米结构通过水热方法被成功的制备。通过改变反应条件合成了具有可控尺寸、不同形貌和纵横比(l/d)的ZnO哑铃状微棒、纳米粗线和纳米细线。对ZnO晶体不同形貌可能的生长机理进行了讨论。通过荧光光谱(PL)测试对所得样品的光学性质进行了表征分析。ZnO 哑铃状微棒和纳米粗线在 420 nm (2.95 eV)左右处存在强烈的紫罗兰光发射峰，特征紫外光发射未被观察到，而纳米细线则在390 nm处出现了一个弱小的紫外发射峰。结果表明，通过控制ZnO晶体的形貌或纵横比(l/d)可以影响其发光特性，所得ZnO晶体在组装紫罗兰发光器件方面具有巨大的应用潜力。
(3) 采用简单的水热法成功合成了具有特定晶面的均匀单晶ZnO纳米圆盘和纳米线(粗线和细线)。实验结果表明，具有大量(0001)晶面和较小比表面积的独特ZnO纳米圆盘具有最高的光催化活性。设计合成的纳米圆盘和纳米线具有可比的尺寸和表面积，这使它们在光催化过程中能将其它多余面对比较(0001)与{10¯1 0}晶面催化活性的影响减小到最低。结果表明，光催化活性强烈地依靠特定的晶面。