Диссертация на соискание ученой степени

Глава 2 Развитие методов управления ростом ограненных наностержней 
оксида цинка, а также систем на их основе 
В данной главе описана методика синтеза образцов огранённых наностержней 
оксида цинка. Представлены различные методы синтеза, позволяющие получать 
различные массивы наностержней оксида цинка, а также их агломераты, с 
различным соотношением граней. Предложены физико-химические модельные 
представления получения сфероподобных структур, состоящих из ограненных 
наностержней. 
2.1 Синтез наностержней оксида цинка 
В данной работе синтез одномерных ограненных наноструктур на основе 
оксида цинка проводился направленным гидротермальным методом. Суть метода 
заключается в предварительном создании зародышевого слоя на подложке и 
дальнейшем росте наностержней оксида цинка в условиях гидротермального 
синтеза. 
В качестве исходного раствора для гидротермального синтеза использовали 
смесь эквимолярных растворов нитрата (или ацетата) цинка в качестве источника 
ионов Zn
2+
и гексаметилтетрамина. Основные реакции, протекающие при 
гидротермальном синтезе нанокристаллов ZnO, сводятся к следующим: 
𝐶
6
𝐻
12
𝑁
4
+ 6𝐻
2
𝑂 ↔ 4𝑁𝐻
3
+ 6𝐻𝐶𝐻𝑂
𝑁𝐻
3
+ 𝐻
2
𝑂 ↔ 𝑁𝐻
4
+
+ 𝑂𝐻
−
𝑍𝑛
2+
+ 4𝑁𝐻
3
↔ [𝑍𝑛(𝑁𝐻
3
)
4
]
2+
𝑍𝑛
2+
+ 2𝐻𝑂
−
↔ 𝑍𝑛(𝑂𝐻)
2
𝑍𝑛(𝑂𝐻)
2
↔ 𝑍𝑛𝑂 + 𝐻
2
𝑂
Исходя из того, что протекание реакции Zn(OH)
2
↔ ZnO + H
2
O происходит 
при значениях температуры свыше 80 °С, была выбрана температура синтеза 85 °С. 
Данная температура обеспечивает протекания представленной выше реакции и 
является оптимальной для постепенного разложения гексаметилтетрамина при 
обеспечении поддержания постоянного значения pH среды. 

---

46 
Для ускорения роста наностержней оксида цинка использовали поверхностно-
активное вещество СТАВ, позволяющее посредством избирательной адсорбции на 
боковых гранях блокировать их рост и, тем самым, ускорить рост вдоль оси 6 
порядка 
{0001}. 
После 
синтеза 
полученные 
образцы 
промывались 
дистиллированной водой. 
Как было показано в [52-53] важным этапом создания одномерных структур 
ZnO является создание зародышевого слоя. В данной работе использовались 
различные варианты формирования зародышевого слоя. Подробнее о каждом из 
них будет сказано ниже. 
Синтез наностержней оксида цинка производился на предварительно 
полученных зародышевых слоях гидротермальным методом при низких 
температурах. Ростовым раствором служил водный раствор нитрата цинка 
Zn(NO
3
)
2
или 
ацетата 
цинка 
(в 
качестве 
прекурсоров 
цинка) 
и 
гексаметилентетрамина (HMTA) (в качестве источника гидроксогрупп). 
Источники цинка и гидроксогрупп растворялись в воде в эквимолярном 
соотношении. Состав, значения концентрации прекурсоров, а также время синтеза 
варьировались для различных экспериментов. Для ускорения роста наностержней 
в раствор также добавлялось поверхностно-активное вещество СТАВ 
(цетилтриметиламмоний бромид). В полученный ростовой раствор помещались 
подложки с предварительно созданным зародышевым слоем и выдерживались в 
термостате при температуре 85 
о
С. 
По окончании роста, полученные образцы вынимались из раствора, 
промывались дистиллированной водой с и высушивались на воздухе. В серии 
некоторых экспериментов производили дополнительный постотжиг.