Self-Conversion from ZnO Nanorod Arrays to Tubular Structures and Their Applications in Nanoencapsulated Phase-Change Materials

Yingjie FENG Jinping WANG Lili LIU Xidong WANG

Citation:  FENG Yingjie, WANG Jinping, LIU Lili, WANG Xidong. Self-Conversion from ZnO Nanorod Arrays to Tubular Structures and Their Applications in Nanoencapsulated Phase-Change Materials[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2019, 35(6): 644-650. doi: 10.3866/PKU.WHXB201805068 shu

ZnO纳米棒阵列到纳米管结构的自转化机制及其在相变封装材料中的应用

    通讯作者: 王习东, xidong@pku.edu.cn
  • 基金项目:

    51472006 北京市公共发展基金及国家自然科学基金

    北京市公共发展基金及国家自然科学基金(51472006)资助项目

摘要: 基于极性晶体的晶面能理论,不添加任何辅助添加剂,本论文仅通过调节水热结晶条件实现了对ZnO纳米管阵列结构的可控合成。通过晶体表面能计算表明,具有Zn终端的[0001]面由于具有较高的表面能,属于不稳定晶面。因此,随着生长结晶过程的进行,为了最终达到系统的低能量稳定状态,ZnO纳米棒的顶面[0001]面会逐渐优先溶解,并最终形成管状结构。其中,与晶面能紧密相关的溶解结晶平衡浓度是影响管状结构形成的重要因素。本论文通过确定水热生长条件下,ZnO纳米棒向纳米管结构转变的临界浓度,成功验证了由棒状结构向管状结构的自转化机理并缩短了管状结构的转化时间。由于ZnO纳米管阵列优秀的传导性能和可填充性,以及对基底材料的广泛适用性等特点,本研究进一步将其应用在相变材料的封装领域。实验结果表明,ZnO纳米管阵列薄膜封装相变材料表现出更好的热传导性能和储放热性能,在恒温器件领域展现出良好的应用潜力。

English

    1. [1]

      (a) Greyson, E. C.; Babayan, Y.; Odom, T. W. Adv. Mater. 2004, 16, 1348. doi: 10.1002/adma.200400765
      (b) Greene, L. E.; Law, M.; Tan, D. H.; Montano, M.; Goldberger, J.; Somorjai, G.; Yang, P. D. Nano Lett. 2005, 5, 1231. doi: 10.1021/nl050788p

    2. [2]

      Sun, Y.; Fuge, G. M.; Fox, N. A.; Riley, D. J.; Ashfold, M. N. R. Adv. Mater. 2005, 17, 2477. doi: 10.1002/adma.200500726

    3. [3]

      s(a) Pan, Z. X.; Dai, Z. R.; Wang, Z. L. Science 2001, 291, 1947. doi: 10.1126/science.1058120
      (b) Wen, X. G.; Fang, Y. P.; Pang, Q.; Yang, C. L.; Wang, J. N.; Ge, W. K.; Wong, K. S.; Yang, S. H. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 15303. doi: 10.1021/jp052466f

    4. [4]

      (a) Gao, P. X.; Wang, Z. L. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 11299. doi: 10.1021/ja035569p
      (b) Li, G. R.; Lu, X. H.; Zhao, W. X.; Su, C. Y.; Tong, Y. X. Cryst. Growth Des. 2008, 8, 1276. doi: 10.1021/cg7009995

    5. [5]

      (a) Konenkamp, R.; Word, R. C.; Godinez, M. Nano Lett. 2005, 5, 2005. doi: 10.1021/nl051501r
      (b) Flemban, T. H.; Haque, M. A.; Ajia, I.; Alwadai, N.; Mitra, S.; Wu, T.; Roqan, I. S. ACS Appl. Mater. Interfaces 2017, 9, 37120. doi: 10.1021/acsami.7b09645

    6. [6]

      (a) Valls, I. G.; Cantu, M. L. Energy Environ. Sci. 2009, 2, 19. doi: 10.1002/adma.200400765
      (b) Martinson, A. B.; Elam, J. W.; Hupp, J. T.; Pelin, M. J. Nano Lett. 2007, 7, 2183. doi: 10.1021/nl070160+

    7. [7]

      (a) Yang, K.; She, G. W.; Wang, H.; Ou, X. M.; Zhang, X. H.; Lee, C. S.; Lee, S. T. J. Phys. Chem. C 2009, 113, 20169. doi: 10.1021/jp901894j
      (b) Huang, Y. C.; Chang, S. Y.; Jehng, J. M. J. Phys. Chem. C 2017, 121, 19063. doi: 10.1021/acs.jpcc.7b05806

    8. [8]

      (a) Ye, C.; Bando, Y.; Fang, X.; Shen, G.; Goldberg, D. J. Phys. Chem. C 2007, 111, 12673. doi: 10.1021/jp073928n
      (b) Wang, X.; Zhou, J.; Lao, C.; Song, J.; Xu, N.; Wang, Z. L. Adv. Mater. 2007, 19, 1627. doi: 10.1002/adma.200602467

    9. [9]

      (a) Wang, X.; Song, J.; Liu, J.; Wang, Z. L. Science 2007, 316, 102. doi: 10.1126/science.1139366
      (b) Lu, M. P.; Song, J. H.; Lu, M. Y.; Chen, M. T.; Gao, Y. F.; Chen, L. J.; Wang, Z. L. Nano Lett. 2009, 9, 1223. doi: 10.1021/nl900115y

    10. [10]

      Chouhan, N.; Yeh, C. L.; Hu, S. F.; Liu, R. S.; Chang, W. S.; Chene, K. H. Chem. Comm. 2011, 47, 3493. doi: 10.1039/C0CC05548D

    11. [11]

      赵新飞, 陈浩, 吴昊, 王睿, 崔义, 傅强, 杨帆, 包信和.物理化学学报, 2018, 34, 1373.] doi: 10.3866/PKU.WHXB201804131Zhao, X. F.; Chen, H.; Wu, H.; Wang, R.; Cui, Y.; Fu, Q.; Yang, F.; Bao, X. H. Acta Phys. -Chim. Sin. 2018, 34, 1373. doi: 10.3866/PKU.WHXB201804131

    12. [12]

      Elias, J.; Tena-Zaera, R.; Wang, Y. S.; Lévy-Clément, C. Chem. Mater. 2008, 20, 6633. doi: 10.1021/cm801131t

    13. [13]

      Xu, L. F.; Liao, Q.; Zhang, J. P.; Ai, X. C.; Xu, D. S. J. Phys. Chem. C 2007, 111, 4549. doi: 10.1021/jp068485m

    14. [14]

      Li, G. R.; Lu, X. H.; Zhao, W. X.; Su, C. Y.; Tong, Y. X. Cryst. Growth Des. 2008, 8, 1276. doi: 10.1021/cg7009995

    15. [15]

      Fujimura, N.; Nishihara, T.; Goto, S.; Xu, J. F.; Ito, T. J. Cryst. Growth 1993, 130, 269. doi: 10.1016/0022-0248(93)90861-P

    16. [16]

      Wang, Z. L.; Kong, X. Y.; Zuo, J. M. Phys. Rev. Lett. 2003, 91, 185502. doi: 10.1103/PhysRevLett.91.185502

    17. [17]

      Yu, H. D.; Zhang, Z. P.; Han, M. Y.; Hao, X. T.; Zhu, F. R. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 2378. doi: 10.1021/ja043121y

    18. [18]

      Zhang, B. P.; Binh, N. T.; Wakatsuki, K.; Segawa, Y.; Yamada, Y.; Usami, N.; Kawasaki, M.; Koinuma, H. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 10899. doi: 10.1021/jp048602i

    19. [19]

      Vayssieres, L.; Keis, K.; Hagfeldt, A.; Lindquist, S. E. Chem. Mater. 2001, 13, 4395. doi: 10.1021/cm011160s

    20. [20]

      Matijević, E. Langmuir 1994, 10, 8. doi: 10.1021/la00013a003

    21. [21]

      Vayssieres, L. Adv. Mater. 2003, 15, 464. doi: 10.1002/adma.200390108

    22. [22]

      Pardeshi, S. K.; Patil, A. B. J. Hazard. Mater. 2009, 163, 403. doi: 10.1016/j.jhazmat.2008.06.111

    23. [23]

      Chu, D. W.; Masuda, Y.; Ohji, T.; Kato, K. Langmuir 2010, 26, 2811. doi: 10.1021/la902866a

    24. [24]

      Mondal, S. Appl. Therm. Eng. 2008, 28, 1536. doi: 10.1016/j.applthermaleng.2007.08.009

    25. [25]

      Wu, S. Y.; Zhu, D. S.; Zhang, X. R.; Huang, J. Energy Fuels 2010, 24, 1894. doi: 10.1021/ef9013967

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  • 发布日期:  2019-06-15
  • 收稿日期:  2018-05-24
  • 接受日期:  2018-07-04
  • 修回日期:  2018-07-02
  • 网络出版日期:  2018-06-09
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

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