ZnO納米材料的制備與表征.pdf

1、納米材料的物理化學(xué)性能與其顆粒的形狀、尺寸有著密切的關(guān)系。因此，單分散納米材料的制備及其與尺寸相關(guān)的性能研究成為近幾年人們研究的熱點之一。ZnO作為一種寬禁帶半導(dǎo)體具有獨特的性質(zhì)，在納米光電器件、光催化劑、橡膠、陶瓷及化妝品領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景，隨著對不同形狀的納米ZnO的制備及其相關(guān)的性能研究不斷升溫，對其應(yīng)用方面的研究進展不斷深入，單分散納米ZnO材料已經(jīng)引起了人們越來越廣泛的關(guān)注。 本文首先對目前單分散納米材料及納米Zn

2、O的研究情況進行初步的介紹，隨后研究了采用溶膠—凝膠法和熱分解法制備不同形狀的納米ZnO，包括球形納米ZnO、棒狀納米ZnO、鉆石形納米ZnO及六角形片狀納米ZnO，采用X射線衍射(XRD)、透射電子顯微鏡(TEM)，高分辨透射電子顯微鏡(HR-TEM)、場發(fā)射掃描電鏡(FESEM)、熒光光譜(PL)等儀器對制備的納米結(jié)構(gòu)ZnO進行檢測及表征，討論其形成機理及性能，其中突出成果如下： (1)用Zn(AC)2·2H2O及LiOH的

3、乙醇溶液為反應(yīng)物，利用溶膠—凝膠法并輔助以大功率的超聲波制備出5納米左右的單分散ZnO顆粒，闡述了超聲波在納米ZnO形核時的促進作用及原理，分析了超聲時間、超聲功率大小、溶液pH值、先驅(qū)體摩爾配比等參數(shù)對反應(yīng)的影響，并對納米ZnO的光學(xué)性能做了初步的分析。 (2)以溶膠—凝膠法制備出的納米ZnO顆粒為種子進行回流加熱生成了不同長徑比ZnO納米棒。通過對在不同回流溫度及回流時間條件下的ZnO生長情況進行分析，探討了ZnO納米棒的生

4、長機理。同時以經(jīng)典的描述晶體生長外形的BFDH方法和HP方法對制備的ZnO納米結(jié)構(gòu)材料進行計算分析，并以此模型為理論基礎(chǔ)模擬ZnO的生長情況，其模擬結(jié)果與實驗結(jié)果吻合，從能量的角度給出了棒狀ZnO的形成機理。 (3)采用熱分解法制備納米ZnO顆粒，通過在高溫下分解Zn(AC)2·2H2O得到不同形狀的ZnO顆粒。研究了回流溫度、回流時間、表面活性劑用量等參數(shù)對制備ZnO納米材料的粒徑及形貌的影響。采用BFDH和HP方法對鉆石形及