纳米氧化锌的制备及其应用
纳米氧化锌的制备、表面改性及应用
纳米氧化锌的制备、表面改性及应用【摘要】纳米氧化锌是一种具有广泛应用前景的材料，其在光电器件、生物医药和环境保护领域均有重要应用。
本文将首先介绍纳米氧化锌的制备方法和表面改性技术，然后探讨其在光电器件中的应用和在生物医药领域中的潜力，最后讨论其在环境保护中的作用。
通过对这些方面的探讨，可以更好地了解纳米氧化锌在不同领域的应用和价值，同时也展望了其未来在科学研究和工程应用中的发展方向和趋势。
纳米氧化锌的研究不仅可以促进材料科学的发展，还有望为解决当下社会面临的环境和健康问题提供新的解决方案。
【关键词】纳米氧化锌、制备、表面改性、应用、光电器件、生物医药、环境保护、应用前景、研究展望1. 引言1.1 纳米氧化锌的研究背景纳米氧化锌是一种重要的纳米材料，在过去几十年里受到了广泛的研究。
纳米氧化锌具有较大的比表面积、优异的光学、电学性能和良好的化学稳定性，因此被广泛应用于各个领域。
纳米氧化锌的研究背景主要包括以下几个方面：纳米氧化锌的独特性能和结构使其成为一种优异的光电材料，能够广泛应用于光电器件、传感器等领域；纳米氧化锌具有良好的生物相容性和生物活性，在生物医药领域具有很高的应用价值；纳米氧化锌还具有良好的光催化性能和抗菌性能，在环境保护领域也具有广阔的应用前景。
对纳米氧化锌的研究具有重要的意义，能够推动材料科学和应用领域的发展。
1.2 纳米氧化锌的研究意义纳米氧化锌具有优异的光电性能，具有较高的光吸收率和导电性，使其在光电器件领域有着广泛的应用前景。
利用纳米氧化锌可以制备高效的太阳能电池、光电探测器等器件，提高器件的性能和稳定性。
纳米氧化锌具有良好的生物相容性和生物活性，被广泛应用于生物医药领域。
纳米氧化锌可以作为药物载体，具有控释和靶向释放的功能，可以用于治疗肿瘤、炎症等疾病，也可以用于生物成像和诊断。
纳米氧化锌还具有良好的催化活性和光催化性能，被广泛应用于环境保护领域。
纳米氧化锌可以用于水处理、空气净化等领域，去除有害物质和污染物，净化环境，保护生态。
纳米氧化锌的制备及其在涂料中的应用
纳米氧化锌的制备及其在涂料中的应用摘要：以草酸锌（ZnC2O4）和碳酸氢铵（NH4HCO3）为原料，采用化学法中的直接沉淀法，在锌离子浓度为0.50mol?L-1、反应温度为45℃且反应时间为1h条件下制备出前驱体，再将其置于300℃的马弗炉中煅烧2h制备出纳米氧化锌粒子。
并用透射电子显微镜（TEM）、X—射线衍射仪（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）对它的结构和形貌进行表征，其粒径大部分处在20~80nm，并且通过对比JCPDS标准卡可得知前驱体为碱式碳酸锌[ZnO5（OH）6（CO3）2]。
从紫外屏蔽性、抗菌性、阻燃性、防腐性四个方面探讨了纳米氧化锌对涂料的影响。
关键词：纳米氧化锌；直接沉淀法；涂料1 绪论1.1 纳米氧化锌概述纳米氧化锌（ZnO）作为纳米材料，其粒子直径处于1-100 nm之间，它是自身具有独特性质的新型多功能产品，它在光学性、电学性、磁性、热学性、催化性等方面表现出很多独特的性质。
人们利用这些特性制造出了许多与人类生活息息相关的东西，如光学传感器、荧光物体、紫外屏蔽材料、变阻器、压敏电阻、压电材料、图像存储材料、电源开关、高效催化剂和塑料薄膜等。
纳米氧化锌是一种具有多功能的新型材料，由于晶粒是纳米级，它的表面电子结构和内部结构发生变化，产生了只有纳米粒子才具有的特性，也就是小尺寸效应、表面与界面效应、量子尺寸效应和宏观隧道效应。
除此之外它还具有比宏观物体更高的透明度和更高的分散性等特点。
目前为止我们发现它在光学、电学、磁学、催化、热力学等方面展现出许多优异的性能，从而使得它在陶瓷、橡胶、电子、纺织、生物、涂料等许多行业成为无可替代的材料，它拥有大尺寸氧化锌所无法拥有的功能。
纳米氧化锌具体可用于制作抗紫外光材料、抗菌添加剂、防火材料、光催化材料等等。
因为纳米氧化锌自从被发现以来广受各界好评，所以受到世界上很多科研人员的追捧，导致了世界性的研究热潮。
1.2 纳米氧化锌的制备方法制备纳米氧化锌的方法主要分为三大类：物理法、化学法和综合法。
浅析纳米氧化锌的制备及应用现状
质中，与基料没有结合力，易造成界面 缺陷，导致材料的性能下降。
故表面改性在纳米氧化锌的应用过 程中起着至关重要的作用。表面改性是
指采用物理、化学、机械等方法，来处 理纳米颗粒表面有目的地改变纳米颗粒 表面的物理化学性质，以满足其不同应 用领域的需求。[1]
2. 纳米氧化锌的制备方法概述
制备纳米氧化锌主要有三种方法： 纳米微粒。
有效的方法。
直接沉淀法所得到的产品粒径分
优点：对环境和人的毒害很小；反
布比较窄、分散性也很好，所以工业 应先驱体易得，成本低，制品晶粒结
化被大为看好。
晶完好、无团聚、分散性好。[1]
优点：设备要求低、工艺主要是通过制备两种微
缺点：后处理时，除去沉淀剂阴离 乳液：含盐离子乳液和含沉淀剂乳液，
在不同的条件下，氧化锌晶体呈现 出三种类型：纤锌矿结构、岩盐型结构 和闪锌矿结构。在常温常压条件下，六 方纤锌矿结构形式的氧化锌晶体的热力 学最为稳定，故研究该结构对于调控该 晶体生长具有重要意义。
纤锌矿结构的氧化锌晶体模型示意图
中国粉体工业 2018 No.5 11
纳米氧化锌的高表面能，使其处于 热力学非稳定状态，极易聚集成团，从 而会影响颗粒的应用效果；表面亲水疏 油，呈强极性，难于均匀分散在有机介
1. 纳米氧化锌概述
纳米氧化锌作为一种新型多功能无 机材料，粒子尺寸介于 1 ～ 100nm，由 于其比表面积大，表面活性较大，故呈 现出表面效应、体积效应、量子隧道效 应等特性。纳米氧化锌热稳定性和化学 稳定性较好，具有无毒、非迁移性、低
介质常数、高透光率、光催化性能、荧 光性、压电性、吸收和散射紫外线的能 力等特点，使其作为半导体、压电材料、 催化材料、紫外屏蔽等材料，在陶瓷、 纺织、化妆品、电子、建材、环境等行 业中得到广泛的应用与研究。[1]
纳米氧化锌的制备及应用
当代化工研究Modem Chemical Research168科研开发2019•10纳米氧化锌的制备及应用*肖迪(奎屯市第一高级中学新疆833200)摘要：纳米氧化锌的制备根据反应物相态不同大致可分为固相法、液相法和气相法.本文以此为基础，综述了制备方法并指出了方法对应餉优缺点，最后对纳米氧化锌在抗菌、光催化、橡胶和陶瓷领域的应用作了简要介绍，并对未来的发展做了展望.关键词：纳米氧化锌；制备；应用中图分类号：TQ文献标识码：APreparation and Application of Nano-zinc OxideXiao Di(Kuitun No.l Senior High School,Xinjiang,833200)Abstract z The preparation of n ano-zinc oxide can be roughly divided into solid p hase method,liquid p hase method and gas phase method according to the p hase state of t he reactants.Based on this,the p reparation methods yvere summarized and their advantages and disadvantages were pointed out in this paper.Finally,the applications of n ano-zinc oxide in the f ields of a ntimicrobial,photocatalytic,rubber and ceramics were briefly introduced,and the f uture development was prospected.Key words：nano-zinc oxidei preparation^application纳米氧化锌粉体是一种粒径介于l-100nm的超微颗粒材料，由于纳米材料所呈现出的表面效应、量子隧道效应和小尺寸效应，使其具备了不同于传统材料独特的性质。
纳米氧化锌的制备及其在牙科中的应用
渐增加 ， １ ｏ 在 ２ｍｍ ＶＬ时， 表现出完全抑制微 生物生长 。
２ 纳米氧化锌的制备方法及其特点
纳米 氧化锌 的制备 方法 可分 为机械法 和化学法 。 ２１ 机械法 ． 机械法是采用电 、 光等技术 ， 材料在惰性气 使
或真空蒸发 ， 使原子或分子形成纳米粒子 ， 如机械粉碎 、 重离
难， 粒子粒径分布 宽、 分散性差。
均匀沉淀法 ： 利用化学 反应 ， 使溶液 中 的构 晶离 子从溶 液 中均匀 、 缓慢地 释放 出来 ， 并加入沉淀剂如尿素等 ， 通过化
学反应缓慢地生成纳米粒子 。其优点是颗粒 均匀 而致密 ， 避
基金项 目： 成都军区“ 十一五” 医学科研计划课题 （ Ｂ ９ ２ ） Ｍ ０ ０ ５ 作者单位 ：５０ ２昆明 ， 军区昆明总医 院、 ６０３ 成都 昆明医学院 临床 学院 口腔科
・
１０・ ０
西南 国防医药 ２ １ ０ ２年 １月第 ２ ２卷第 １ 期
综 述 ・ 座 讲
纳 米 氧化锌 的制 备及 其在 牙 科 中的应用 化锌 ； 制备 ； 牙科 ； 应用
中图分 类号 Ｒ ７ １０ ８ ．５ 文献标 识码 Ａ
ｄ ｉ１ ．９ ９ ｉ ｎ １０ ０ ８ ．０ ２０ ．５ ｏ ：０ ３６ ４． ｓ．０４． １８ ２ １ ． １００ ｓ 文章 编 号 １０ ０ ８ （０ ２ ０ ０ ０ ０ ０ ４． １８ ２ １ ） １． １０． ３
纳米粒 子因其独 特 的物 理、 学和生 物特性 ， 化 已被 广泛 关 注和应用 】 。纳米氧化锌是一种新型多功能无机 材料 ，
子轰击 、 熔融骤冷 、 气相沉积 等 ， 这些方法制得的颗粒 度易控
制 ， 因设备 昂贵而 限制 了它 的广泛应 用 。与化 学法相 比， 但
纳米氧化锌的制备与应用研究
Ｋｅ ｒ ｓ ｎ ｎ ｍｅ ｅ ｉ ｃ ｏ ｉ ｅ ｓ ｌ ｈ ｓ ｔ ｏ ｌ ｕｄ ｐ ａ ｅ ｍｅｈ ｄ ｙ ｗｏ ｄ ： ａ ｏ ｔ ｒｚｎ ｘｄ ； ｏｉ ｐ ａ ｅ ｍｅｈ ｄ；ｉ ｉ ｈ ｓ ｔ ｏ ｄ ｑ
１ 纳 米 氧化 锌 制 备 工 艺 概 述
１ １ 固相法 ．
ｏ ｉ ｅ ｗ ｒ ｕ ｘｄ ｅ ｅ ｓ ｍｍａ ｚ ｄ Ａ ｃ ｒ ｉｇ ｔ ｈ ａｕ ａ ｔｔ ｆ ｒｗ ｔｒａｓ ｔ ｅ ｍｅｈ ｄ ａ ｅ ｃ ａ ｓｆ ｄ ｓ ｌ ｈ ｓ ｌ ｕ ｄ ｉ ｒ ｅ ． ｃ ｏ ｄ ｎ ｏ ｔ ｅ ｎ ｔ ｒ ｌ ｓ ｅ ｏ ａ ｍａｅ ｉ ｌ ，ｈ ｔ ｏ ｓ ｃ ｎ ｂ ｌ ｓｉ ｅ ｏ ｉ ｐ ａ ｅ，ｉ ｉ ａ ｉ ｄ ｑ
不 均匀 、 反应 速度不 可控 制等 缺点 ； 可克服 溶胶 一 又 凝胶 法使 用 的金属 醇盐 成本 高 的缺 点 。
配位 沉 淀 法 是 用 氨 水 及 碳 酸 盐 为 配 位 剂 浸
溶胶 一凝胶 法 是 将 锌盐 分 散 在 溶 剂 中 ， 然后 经 过水 解反 应生 成活性 单 体 ， 单 体进行 聚合 ， 始 活性 开
ｍｅ ｅ ｉ ｃ ｏ ｉ ｅ ｉ ｉ ｅ ｅ ｔｆ ｌ ｓ ｗｅ ｅ ｉｔｏ ｕ ｅ ｎ ｄ ｔｉ ， ｕ ｈ ａ ｎ ｉ ａ ｔ ｒ ｌｄ ｏ ｏ ａ ｔ ｄ ｓｎ ｅ ｔ ｎ ｎ ｎ ｉ—ＵＶ ｔｒｚｎ ｘｄ ｎ ｄ ｆ ｒ ｎ ｅ ｄ ｒ ｎ ｒ ｄ ｃ ｄ ｉ ｅａｌ ｓ ｃ ｓ ａ ｔ ｃ ｅ ｉ ｅ ｄ ｒ ｎ ， ｉ ｆｃ ａ ｔ ａ ｄ ａ ｔ ｆ ｉ ｂ ａ ｉ ｐ ｏ ｕ ｔ ； ａ ａｙ ｔ ｎ ｈ ｔ ｃ ｔ ｌｓｓ ａ ｄ ｇ ｓ ｓ ｎ ｏ ｓａ ｄ ｐ ｅ ｏ ｌ ｃｒｃ ｍａｅ ａｓ ｅｃ ．Ｍｅ ｎ ｉ ， ｏ ｘ ｓｉｇ ｐ ｏ ｌｍｓ ｒ ｄ ｃｓ ｃ ｔ ｌｓｓ ａ ｄ ｐ ｏ ｏ ａａｙ ｔ ； ｎ ａ ｅ ｓ ｒ ｎ ｉｚ ｅ ｅ ｔ ｔｒ ｌ ｔ． ｉ ｉ ａ ｗｈ ｌ ｓ ｍｅ ｅ ｉｔ ｒ ｂｅ ｅ ｎ
纳米氧化锌制备原理与技术
纳米氧化锌制备原理与技术纳米氧化锌是一种重要的纳米功能材料，具有广泛的应用前景，例如在光电子器件、催化剂、生物医学和能源存储等领域。
其制备方法有溶胶-凝胶法、水热法、热分解法、沉淀法和气相沉积法等。
其中，溶胶-凝胶法是一种常用的制备纳米氧化锌的方法，其原理是将适当的氧化锌前体物加入溶液中，通过溶胶的形成和后续的凝胶过程来制备氧化锌纳米颗粒。
具体步骤如下：1. 选择适当的氧化锌前体物，常见的有锌醋酸盐、硝酸锌和氯化锌等。
这些前体物可以在溶液中迅速溶解，形成锌离子。
2. 在溶胶形成过程中，通过控制溶液的pH值、温度和浓度等条件，促进锌离子自聚集和有序排列形成纳米颗粒。
同时，可以加入表面活性剂来调节纳米颗粒的尺寸和形貌。
3. 溶胶形成后，将其转化为凝胶。
通常通过调节温度、保持时间和加入适量的凝胶剂来实现凝胶过程。
凝胶的形成可以使纳米颗粒稳定固定在一定的位置。
4. 最后，通过干燥、煅烧等处理来得到纳米氧化锌。
将凝胶样品进行高温处理，可以使氧化锌纳米颗粒进一步固化和晶化，得到所需的纳米氧化锌粉末。
与溶胶-凝胶法不同，水热法是一种利用高温、高压条件下水溶液反应来制备纳米氧化锌的方法。
其原理是在水溶液中加入适量的氧化锌前体物，并在高温高压条件下进行反应。
具体步骤如下：1. 在适当的溶剂中溶解氧化锌前体物，如硝酸锌。
2. 将溶解好的前体物加入压力容器中，加入一定量的表面活性剂和模板剂，并控制好溶液的pH值和温度。
3. 将压力容器密封，并放入高温高压反应釜中进行水热反应。
在高温高压的条件下，溶液中的氧化锌前体物会发生晶化反应，并形成纳米颗粒。
同时，表面活性剂和模板剂的作用下，纳米颗粒的尺寸和形貌可以得到控制。
4. 反应结束后，将压力容器取出，并进行冷却、过滤和干燥等处理。
最终可以得到纳米氧化锌的粉末产品。
总的来说，纳米氧化锌的制备原理主要通过控制氧化锌前体物的溶解和晶化反应，以及后续的固化和晶化过程来实现。
不同的制备方法有其各自的优点和适用范围，可以根据实际需求选择合适的方法来获得所需的纳米氧化锌产品。
纳米氧化锌的制备、掺杂及性能研究
2.期刊论文董少英.唐二军.尚玉光.潘乐溶胶-凝胶法制备纳米氧化锌-河北化工2008,31(9)
以醋酸锌为原料,柠檬酸三铵为改性剂,通过溶胶-凝胶法制备了纳米氧化锌.分别研究了主盐浓度、溶剂用量、改性剂用量、胶溶剂种类、干燥温度和时间、煅烧温度和时间等条件的影响.使用傅立叶变换红外光谱仪测定氧化锌前驱体及产物的化学组成,用X射线衍射仪考察氧化锌微粒晶体的晶型结构并计算其大小.最终所得产物粒径在40 nm左右,且分散性较好,颗粒均匀.
9.学位论文沈琳氧化锌纳/微米材料的制备及抗菌性能研究2007
自然界的有害细菌、真菌和病毒等微生物是人类遭受传染、诱发疾病的主要原因。历史上天花、流感肆虐,以及近年来爆发的疯牛病、SARS、禽流感等,一度引起了全世界的恐慌,严重威胁到了人类的健康。在这种形势下,如何有效地抑制有害细菌的生长、繁殖,或彻底杀灭有害细菌这一课题
2.研究了溶胶-凝胶法合成ZnO纳米抗菌材料。用溶胶-凝胶法成功合成了ZnO纳米颗粒,通过改变反应温度、反应时间、反应物浓度、加水量和煅烧温度可以有效地调控纳米ZnO胶粒的尺寸。与水热法制备的ZnO以及市售的产品相比,溶胶-凝胶法制备的ZnO的抗菌效果最好。发现纳米ZnO的抗菌效果与粒径密切相关。其中,粒径5 nm以上的ZnO颗粒粒径越小,抗菌效果越好;而粒径小于5 nm的ZnO颗粒的抗菌效果随粒径减小变差。
6.学位论文权传斌纳米氧化锌及其复合材料的制备与表征2007
纳米ZnO是一种新型Ⅱ~Ⅵ族宽禁带半导体材料,而掺铝氧化锌(ZnO:Al,ZAO)纳米材料以及纳米ZnO的SiO<,2>基复合材料具有优良的光电性能及广泛的应用领域倍受研究人员关注。本论文主要对掺杂的氧化锌纳米材料和纳米氧化锌的复合材料的制备及其光学性能进行研究,并研究了它们的发光机制,探讨材料的合成-结构-性能之间的关系。
溶胶凝胶法制备纳米氧化锌新工艺
如需进一步优化制备过程中的关键参数，提高产物的质量；还需要研究和开 发更高效、环保的溶剂体系；同时需要深入研究纳米材料的结构与其性能的关系， 以便实现对纳米材料性能的精确调控。
五、总结
溶胶凝胶法作为一种温和、环保的制备技术，在制备纳米氧化锌过程中展现 出显著的优势。通过对制备过程的精细控制，不仅可以获得高纯度、粒径小且分 布窄的纳米氧化锌，还可以实现大规模生产。这为纳米氧化锌在太阳能电池、光 催化等领域的广泛应用提供了可能。尽管溶胶凝胶法制备纳米氧化锌仍面临一些 挑战，但随着技术的不断进步和研究的深入开展，我们有理由相信这一新工艺将 在未来的材料科学领域中发挥更大的作用。
溶胶凝胶法制备纳米氧化锌新工艺
目录
01 一、溶胶凝胶法的基 本原理
02
二、纳米氧化锌的制 备过程
03 三、溶胶凝胶法制备 纳米氧化锌的优势
04 四、应用前景与挑战
05 五、总结
06 参考内容
溶胶凝胶法是一种广泛应用于材料科学和化学领域的制备技术，其具有制备 过程相对温和、产品纯度高、粒径小且分布窄等优点。近年来，采用溶胶凝胶法 制备纳米氧化锌作为一种高效、环保的新工艺，受到了科研人员和产业界的广泛。
2、调节剂的种类和加入量：调节剂可以调节溶液的pH值、粘度等性质，从 而影响纳米氧化锌的形貌和尺寸。例如，加入适量的氢氧化钠可以调节溶液的pH 值，促进氢氧化锌的形成；而加入适量的氨水则可以抑制氢氧化锌的生长，获得 更细小的纳米氧化锌。
3、热处理过程：热处理过程是溶胶凝胶法制备纳米氧化锌的重要环节之一。 通过控制热处理温度和时间，可以进一步调整纳米氧化锌的结构和性能。例如， 高温热处理可以促进纳米氧化锌的晶格发育，提高其结晶度；而低温热处理则可 以抑制晶格发育，获得具有非晶结构的纳米氧化锌。
纳米氧化锌的开发与应用
Hale Waihona Puke （ ） 作过 程 一 操例 １将 月 醋酸 锌 ）： （ 酸 ）ｌ： 混 合 ， 于研 （ Ｎ草 ＝ １ 置
１ ． 诱导 化学 气相沉 积法 激光
钵 中充分研磨 ３ ｍｎ然后在 ７ ％下干燥数小时 ， 到 ０ ｉ， ０ 得
例 ４ 分 别称 量 固体 Ｚ （３ 和 Ｃ （Ｈ） 加 蒸馏 水 式碳 酸锌 。碱式 碳酸 锌焙 解控 制 生成 超 细活性 氧 化锌 ｎ０ ＯＮ ２， 配成 一定 浓度 的溶液 ２ ０ ，通过 搅 拌使 之 分 别完 全 适 宜 的 温 度 和 时 间 ，产 品 中 氧 化 锌 的 质 量 分 数 为 ５ｍＬ
【 关键词 】 纳米氧化锌 制备 应用
一
理 化 性 能
纳米 级 氧化锌 （ｎ １ １０ｎ ）是 当前应用 前 景较 Ｚ ０，— ０ ｍ ，
常用 的导 电微 粉 的缺点 是均 呈黑 色 ， 制 了使用 范 限
围 ，为 此需 要开发 白色或浅 色 导 电微粉 以满足 不 同用
途的需求 ，ｎ Ｚ ０导电微粉正是在这种背景下产生的。 制 备过程是 ：在真空条件下加热添加金属镓的氧化锌混 表面积急剧增加 ， 表面分子排列 、 电子结构和晶体结构 合 粉 ， 镓 固溶进 氧化 锌 的晶格 中 ， 使 同时也保 证 了在 低 都 发 生变 化 ， 由于 粒子 尺 寸 小 ， 比表 面积 大 ， 有 表 面 具 氧 压下加 热 ， 获得导 电性较好 的 Ｚ 电微粉 。此法 ｎ０导 效 应 、 尺 寸效 应 、 子 尺寸效 应 和宏 观量子 隧 道效 应 小 量 制 造 简单 、 本 低 廉 、 电性较 好 ， 有 极 好 的应 用 前 成 导 具 等 ， 而 具有 一 系 列优 异 的物理 、 学 、 面 和界 面 性 从 化 表 景 。此 外也 可采 用化 学气相 沉 积法 或等 离 子焙 解添 加 质， 在磁 、 、 、 化等方 面应 用广泛 。 光 电 催 铝 等方法 制备 出导 电氧化锌 微粉 。 二 工艺 开发 ３ 固相法 ．
纳米氧化锌材料的制备及其光催化性能研究
纳米氧化锌材料的制备及其光催化性能研究纳米氧化锌材料的制备方法有很多种，常用的方法包括溶剂热法、水热法、溶胶-凝胶法等。
其中，溶剂热法是一种常用的制备方法。
这种方法主要通过在高温、高压条件下，将溶液中的锌源与氧化剂反应生成纳米氧化锌颗粒。
溶胶-凝胶法是另一种常用的方法，通过将金属盐溶解在溶液中，并加入适当的酸或碱调节溶液的酸碱度，使其产生胶体，然后经过凝胶、干燥和焙烧等步骤得到纳米氧化锌。
纳米氧化锌材料具有较大的比表面积和较高的光吸收能力，这使得其具有优异的光催化性能。
纳米氧化锌在光照条件下，可以吸收光能，激发电子从价带向导带跃迁，产生电子空穴对。
这些电子空穴对具有强氧化性，可以氧化有机物质和降解有害物质。
此外，纳米氧化锌还具有良好的光电化学性能，可以用于光电池、光催化分解水等领域。
纳米氧化锌材料的光催化性能可以通过一系列实验来研究。
首先，可以通过紫外可见漫反射光谱（UV-Vis DRS）分析材料的光吸收能力，并确定其能带结构和能带宽度。
其次，可以采用光电流-电势曲线（I-V）测试技术来评估光电转化效率。
再次，可以通过光催化降解有机染料等实验，研究材料的光催化活性。
此外，还可以通过表面等离子体共振（SPR）等技术，研究纳米氧化锌材料的光吸收特性和光催化过程中的电荷传输过程。
纳米氧化锌材料在光催化领域的应用前景非常广阔。
其在环境污染治理方面可以应用于有机物的降解和水的净化；在能源方面可以应用于光电池、光催化分解水等；在生物医学方面可以应用于抗菌剂和药物传递等。
然而，纳米氧化锌材料的应用也面临一些挑战，如光催化剂的稳定性、光催化效率的提高等。
因此，未来的研究应进一步探索纳米氧化锌材料的制备方法和性能改进，以实现纳米氧化锌材料在各领域的广泛应用。
总之，纳米氧化锌材料通过特殊的制备方法可以得到，且具有优异的光催化性能。
纳米氧化锌的光催化性能可以通过一系列实验来研究，包括光吸收能力、光电转化效率以及光催化活性等。
纳米氧化锌的制备及光催化应用
管电压为４０ ｋＶ，管电流为４０ ｍＡ，２０＝１０。７０。，测试 采用连续性扫描．测量步长为０．０３３ ４２３．每一步时 间为５．０８ Ｓ）。 １．４纳米氧化锌的光催化应用 利用自制的平均粒径为６０ ｎｍ的纳米氧化锌为 光催化剂，添加到酸性品红和甲基橙溶液中，同时 设置空白对照实验．在紫外灯光下照射一段时间后 测量２种染料的吸光度．计算其降解率。 取１００ｍＬ、１０ｍｇ／Ｌ的酸性品红、甲基橙溶液于
１（１００） ２（１０５） ３（１１０）
１（１）０．０８ ２（１．５）０．１３ ３（２）０．５２
静 Ｓ
娄ｏ＿Ｃ
９０
８５
１（３０）４（４０）４（２．０）
４（１１５）４（２．５）０．１７ ３（１１０）４（２．５）０．０６ ３（２）０．０６ １（１００） ２（１０５） ３（１１０） １（１００） ２（１０５）
Ｏ．１ １７ ０．１８８ ０．２０８ ０．１２８ ０．０２９ ０．０４７ ０．０５２ ０．０３２ ０．０９１
序号
Ａ １ ２ ３ ４ ５ ６ ７ ８ ９ １０ １１ １２ １３ １４ １５ １６ Ｂ
因素
Ｃ Ｄ Ｅ
粒径／
¨ｍ
１００ ９５
１（３０） １（３０） １（３０） ２（３５） ２（３５） ２（３５） ３（４０） ３（４０） ３（４０）
１（１０）
２（２０） ３（３０） １（１０） ２（２０）
１（０．５） ２（１．０） ３（１．５） ２（１．０）
董乾英等：纳米氧化锌的制备及光催化应用
５３
１
实验部分
均匀．充分吸附后，置于紫外灯光下进行光催化降解 实验。光照一段时间后取上层清液，用紫外一可见分 光光度计在染料最大吸收波长处测量吸光度。
１．１原料、试剂与仪器 原料及试剂：硫酸锌（ＺｎＳＯ。，天津市光复科技发 展有限公司）、碳酸钠（Ｎａ２ＣＯ，，天津市凯通化学试剂 有限公司）、十二烷基苯磺酸钠（ＬＡＳ，天津永达化学 试剂开发中心）、无水乙醇（天津市风船化学试剂科 技有限公司）、酸性品红（天津市科密欧化学试剂开 发中心）、甲基橙（洛阳市化学试剂厂），以上均为分 析纯。 仪器：ＤＨＧ一９０７６Ａ型电热恒温鼓风干燥箱、 ＤＨＺ—Ｄ（Ⅲ）型循环水真空泵、ＨＨ—ＺＫ４型超级恒温 水浴锅、ＪＪ一１Ａ型数显电动搅拌器、ＳＸ一４—１０型箱式 电阻炉、ＫＱ一５００ＤＥ型数控超声波清洗器、４０ Ｗ紫 外灯光管、７２２型紫外～可见光分光光度计、ＬＳ一９０００ 型激光粒度分析仪、ＪＳＭ一６７００Ｆ型扫描电子显微镜 （ＳＥＭ）、ＳＴＡ４０９ＰＣ—ＬＵＸＸ型热重分析仪、Ｄ／ＭＡＸ— ＲＢ型Ｘ射线衍射仪（ＸＲＤ）。 １．２纳米氧化锌的制备 配置一定浓度的ＺｎＳＯ。溶液和Ｎａ，ＣＯ，溶液，移 取１００ ｍＬ ＺｎＳＯ。溶液于５００ ｍＬ三口烧瓶中．同时 加入适量的分散剂在水浴中搅拌．再逐滴加入一定 量的Ｎａ２ＣＯ，溶液，在３０℃水浴中反应一段时问，得 到的沉淀经过抽滤并先后用蒸馏水、无水乙醇洗 涤．沉淀物在电热恒温鼓风干燥箱里干燥２ ｈ．得到 的前驱体研磨后在４００℃下煅烧，一段时间后得到 最终产物纳米氧化锌。 １．３产品表征 用激光粒度分析仪以及扫描电子显微镜对产 物进行粒度及微观分析：热重分析仪对产物进行热 重分析（Ｎ，为保护气，升温速率为１０。Ｃ／ｍｉｎ，温度范围 为２０～７５０℃）：采用Ｘ射线衍射仪对样品物相进行 表征（Ｃｕ靶，发散狭缝固定１．５２
纳米氧化锌的制备及应用
纳米氧化锌的制备及应用
纳米氧化锌（ZnO）是一种重要的二维非金属半导体纳米材料，可应用于传感器、光电子器件、非线性光学器件、荧光粉及生物传感器，既可有很好的特性又可在大量生产中实现实际应用。
根据结构形态而定，纳米颗粒形状可分为板条状、线形、长针形、螺旋状、柱状等几种形状。
纳米氧化锌的制备常用的方法包括溶胶—凝胶法和溶胶—冻胶法，这些方法的共同优点是快速，成本低廉，两种获得的结果也比较可靠。
纳米氧化锌在功能材料上应用极为广泛，最突出的应用应该是其生物感应性和光催化的功能。
除此之外，它还可用于光有源器件、电机磁体及水净化行业。
纳米氧化锌还能释放出氧离子，并生成臭氧气体，同时能快速杀灭有害物质馒头，有助于保持室内空气某洁净，也可有效杀灭室内各种有害生物及耐热再生造纸领域的各种有害物质。
纳米氧化锌作为一种功能材料，越来越受到人们的关注和重视，制备出来的 ZnO具有锐利的照明和特殊物理化学功能，它可以用于传感器、光电子器件、非线性光学器件、荧光粉及生物传感器等广泛领域。
但是，由于其制备条件较复杂，而且ZnO相对较容易污染，这也成为ZnO纳米技术发展的瓶颈所在，需要进一步改善。
纳米氧化锌的制备及其光催化性能研究
纳米氧化锌的制备及其光催化性能研究近年来，纳米材料的研究越来越受到人们的关注。
其中，纳米氧化锌因其具有优异的光催化性能，被广泛应用于治水、治污等环境领域中。
本文将对纳米氧化锌的制备及其光催化性能进行探讨。
一、纳米氧化锌的制备方法目前，纳米氧化锌的制备方法主要有溶胶凝胶法、热分解法、水热法及物理法等。
这里我们以水热法为例，介绍一下纳米氧化锌的制备过程。
1. 准备氧化锌前驱体将氧化锌粉末加入到无水乙醇中，并且加热搅拌至氧化锌完全溶解，得到氧化锌前驱体。
2. 加入还原剂和表面活性剂将还原剂加入到氧化锌前驱体中，搅拌使之均匀混合。
在此基础上，加入表面活性剂，搅拌使之均匀混合。
3. 水热反应将混合物在高温高压下进行水热反应，得到纳米氧化锌。
二、纳米氧化锌的光催化性能纳米氧化锌作为一种光催化材料，具有优异的光催化性能，在环境领域中有着广泛的应用。
下面我们将从三个方面分析纳米氧化锌的光催化性能。
1. 触发条件纳米氧化锌的光催化活性主要依赖于UV光的照射。
当纳米氧化锌吸收UV光时，电子将从价带上升至导带，引发光催化反应。
此外，纳米氧化锌的光催化活性还与其晶格结构、晶粒大小和表面形貌等因素有关。
2. 反应机理纳米氧化锌的光催化作用可概括为两步反应：第一步是电子-空穴对的产生，第二步是电子-空穴对在材料表面进行氧化还原反应。
具体来说，当纳米氧化锌吸收到UV光后，电子将从价带上升至导带，形成电子-空穴对。
在材料表面，电子将与氧分子结合生成氧负离子，从而起到氧化反应的作用；空穴则会与水分子结合形成氢离子和氢氧离子，从而起到还原反应的作用。
3. 影响因素纳米氧化锌的光催化性能受到多种因素的影响，其中晶格结构是影响其性能的关键因素之一。
晶体结构良好的纳米氧化锌比表面积小的氧化锌光催化活性更高。
此外，纳米氧化锌的表面形貌、晶粒大小、材料纯度等因素都会影响其光催化性能。
综上所述，纳米氧化锌作为一种具有优异光催化性能的材料，在环境治理领域有着广泛的应用前景。
纳米氧化锌材料在催化剂中的应用研究
纳米氧化锌材料在催化剂中的应用研究随着工业化和现代化的发展，各种污染物和废弃物的产生也在不断增加，对环境造成的影响不容忽视。
因此，研究高效催化剂来降解有毒有害物质已成为环境保护领域的重要研究方向之一。
近年来，纳米材料在催化剂中的应用引起了广泛的关注。
其中，纳米氧化锌材料因其抗氧化性好、稳定性高、表面活性位点丰富等优良性能而被视为具有潜在应用前景的催化剂。
一、纳米氧化锌的制备方法纳米氧化锌材料的制备方法包括物理、化学和生物方法三种。
其中最常见的是化学合成法，它包括溶胶-凝胶法、水热法、微波辅助合成法等。
溶胶-凝胶法的原理是在适当的溶剂中溶解锌盐和沉淀剂，形成胶体溶液，通过干燥和成胶凝胶的方式得到纳米氧化锌。
水热法的原理是将金属盐和氢氧化物混合后，在高温高压下反应生成氧化物。
微波辅助合成法通常是先将氧化锌微粉分散在水中，再加入不同浓度的肼，经微波辐射后得到纳米氧化锌。
二、纳米氧化锌在催化剂中的应用纳米氧化锌具有良好的催化性能，在各种催化反应中都有广泛应用，如有机合成、氧化、还原、脱除污染物等。
针对目前环境污染日益严重的问题，纳米氧化锌在环境治理中也得到了广泛应用。
（一）有机合成反应纳米氧化锌可用作烷基化、醇缩合成醚、酯化反应的催化剂。
如：甲醇和芳香酚醚化成芳香醚；苯甲烷和甲醛缩合生成甲基苯甲醇等。
（二）氧化反应纳米氧化锌可用于二氧化碳的光催化还原制备甲烷，降低大气中二氧化碳的含量。
此外，还可用于有机物的光降解和分解水分子生成氧气等反应。
（三）去除污染物纳米氧化锌可以作为催化剂用于各种氧化和还原反应，如催化裂解废纸、木材、废旧塑料等来去除有毒有害物质，通过合成活性炭支撑纳米氧化锌可以降解水中有机物，有利于水的净化。
三、纳米氧化锌催化剂的优缺点（一）优点1. 纳米氧化锌表面具有大量活性位点，可提高反应速率和反应活性。
2. 由于其特殊的晶体结构和小颗粒大小，纳米氧化锌比大颗粒氧化锌在催化活性、选择性和稳定性等方面都具有更好的性能。
纳米氧化锌的制备及其应用
纳米氧化锌的制备及其应用学生姓名：学号：专业：材料与冶金工程系班级：材料0702指导老师：日期：2010年6月22日摘要纳米氧化锌作为一种功能材料，有着许多有益的性能和广泛的应用。
通过对纳米氧化锌的主要制备技术过程和工艺特点，介绍了纳米氧化锌在各个领域的应用，最后对未来的应用前景提出看法.关键词：纳米氧化锌，制备，应用，前景前言近年来 ,纳米材料因其独特的物理化学作用而被广为重视 ,并逐步应用于各个领域，纳米氧化锌粒子作为联系宏观物体及微观粒子的桥梁 ,其潜在的重要性毋庸置疑 ,一些发达国家都投入大量资金开展预研究工作 ,国内的许多科研院所、高等院校也组织科研力量 ,开展纳米材料的研究工作。
纳米氧化锌是一种面向21 世纪的新型高功能精细无机产品 ,其粒径介于1～100nm,由于具有纳米材料的结构特点和性质 ,使得纳米氧化锌产生了表面效应及体积效应等 ,从而使其在磁、光、电、敏感性等方面具有一般氧化锌产品无法比拟的特殊性能和新用途。
1．纳米氧化锌的性质1.1表面效应表面效应是指纳米粒子表面原子与总原子数之比随粒径的变小而急剧增大后所引起的性质上的变化，随着粒径减小,表面原子数迅速增加，另外 ,随着粒径的减小,纳米粒子的表面积、表面能及表面结合都迅速增大这主要是由于粒径越小,处于表面的原子数越多表面原子的晶场环境和结合能与内部原子不同表面原子周围缺少相邻的原子,有许多悬空键,具有不饱和性质 ,易与其它原子相结合而稳定下来,故具有很大的化学活性 ,晶体微粒化伴有这种活性表面原子的增多,其表面能大大增加伴随表面能的增加 ,其颗粒的表面原子数增多 ,表面原子数与颗粒的总原子数的比值被增大 ,于是便产生了“表面效应”,即“表面能”与“体积能”的区分就失去了意义 ,使其表面与内部的晶格振动产生了显著变化 ,导致纳米材料具有许多奇特的性能1.2体积效应当纳米粒子的尺寸与传导电子的德布罗意波长相当或更小时,周期性的边界条件将被破坏,磁性、内压、光吸收、热阻、化学活性、催化剂及熔点等都较普通粒子发生了很大的变化 ,这就是纳米粒子的体积效应这种体积效应为实用开拓了广阔的新领域。
纳米氧化锌的制备方法及其优缺点
纳米氧化锌的制备方法及其优缺点纳米氧化锌的制备方法及其优缺点纳米氧化锌是一种具有广泛应用前景的材料，其应用范围涵盖了太阳能电池、气敏传感器、抗菌剂、光催化、涂料等多个领域。
因此，对纳米氧化锌的制备方法进行系统地研究和探讨具有极大的理论与实践意义。
一、物理方法制备纳米氧化锌1.气相法气相法通过将氧化锌的前驱体化合物（如Zn（CH3COO）2）在高温、低压下剥离得到氧化锌纳米颗粒。
该方法具有制备快速、纯度高、粒径均匀等优点。
但同时，气相法的局限性也十分明显，其制备过程受到多种因素的影响，如沉积时间、温度、压力等参数的变化，都会对氧化锌纳米颗粒的性质造成较大的影响。
此外，气相法需要使用较为昂贵的设备，限制了其大规模的工业化应用。
2.溶胶凝胶法溶胶凝胶法通过将氧化锌的前驱体溶于溶剂中，经过一系列处理后得到无定形的氧化锌凝胶，最终经过退火过程形成纳米晶体。
溶胶凝胶法具有制备成本低、操作简单等优点，同时还可以通过改变化学反应条件（如pH值、沉积时间、类型和浓度的沉淀剂等）调控所制备的氧化锌纳米颗粒的尺寸、形状、组成和结构。
但由于溶胶凝胶法是一种时间和温度敏感的制备方法，需要准确地控制反应条件，否则可能对纳米晶体的尺寸和结构产生不同程度的影响。
二、化学方法制备纳米氧化锌1.水热法水热法是一种在特定的温度和压力下使用水作为反应介质制备氧化锌纳米颗粒的方法，其制备过程是在定向自组装和去离子水的作用下，利用氧化锌前体通过水解、缩聚和晶化反应形成纳米晶体。
水热法的制备成本低、性能稳定、实现易等优点，同时其制备的氧化锌纳米颗粒的粒径大小、形状、分散程度等指标能够通过改变反应温度、反应时间、pH值等来实现调控。
但一些较为严苛的反应条件（如高温、高压、高pH 值）可能会导致反应副产物的产生以及反应设备的损坏。
2.共沉淀法共沉淀法是利用水溶液之间的化学反应，通过对Zn2+和O2-离子的芳香水溶性试剂的配合和共沉淀来实现氧化锌纳米颗粒的制备。
纳米氧化锌的制备方法
纳米氧化锌的制备方法纳米氧化锌是一种具有广泛应用前景的纳米材料，可以用于光电子器件、生物医学材料、催化剂等领域。
下面将介绍几种制备纳米氧化锌的方法。
1. 水热法制备纳米氧化锌水热法是一种常用的制备纳米氧化锌的方法。
首先，将适量的锌盐（如硫酸锌、氯化锌）和适量的碱（如氢氧化钠、氨水）溶解在水中，得到适当浓度的锌溶液。
然后将此溶液倒入高压釜中，在适当的温度和时间条件下进行水热反应。
反应过程中，控制温度和时间可以调节所得纳米氧化锌的粒径大小。
反应完成后，用离心或其它分离技术将沉淀分离出来，并用纯水洗涤多次，最后在适当的温度下烘干即可。
2. 气相法制备纳米氧化锌气相法是一种高温下制备纳米氧化锌的方法。
常见的气相法包括热蒸发法、沉积法和氧化还原法。
其中，热蒸发法通常将金属锌通过热源加热，蒸发到气相中，然后将蒸发出的锌气与氧气或水蒸气反应生成氧化锌纳米颗粒。
沉积法则是通过将氧化锌前驱体溶解在有机溶剂中，然后通过溶剂蒸发或喷雾法将溶液中的氧化锌沉积在基底上。
氧化还原法是将金属锌与氧气或水蒸气反应生成氧化锌纳米颗粒。
3. 溶胶-凝胶法制备纳米氧化锌溶胶-凝胶法是一种将溶液中的前驱体通过水解和聚合反应形成氧化物凝胶的方法。
具体制备过程包括以下几步：首先，将适量的锌盐在溶剂中溶解，得到锌溶液。
然后添加适量的水解剂和保护剂，使得锌盐分解产生氢氧化键，并形成胶体溶液。
接着，胶体溶液经过酸碱调节，凝胶形成。
最后，将凝胶经过干燥和热处理，得到纳米氧化锌粉末。
4. 其他方法此外，还有一些其它方法可以制备纳米氧化锌，如溶剂热法、微乳液法、物理气相沉积法等。
这些方法也可以得到不同形貌和尺寸的纳米氧化锌材料。
总的来说，纳米氧化锌的制备方法多种多样，可以通过水热法、气相法、溶胶-凝胶法等不同的工艺进行制备。
每种方法都有其特点和适用范围，可以根据具体需求选择合适的制备方法。
纳米氧化锌的制备过程中需要控制反应条件，如温度、时间、pH值等，以获得所需的纳米颗粒大小和形貌。
实验11 沉淀法制备纳米氧化锌粉体实验
实验十一 沉淀法制备纳米氧化锌粉体实验一、 实验目的1、了解沉淀法制备纳米粉体的实验原理。
2、掌握沉淀法制备纳米氧化锌的制备过程和化学反应原理。
二、实验原理氧化锌是一种重要的宽带隙（3.37eV ）半导体氧化物，广泛的应用在陶瓷、化工、电子、光学、生物、医药等许多领域。
制备纳米氧化锌的化学方法包括沉淀法、溶胶—凝胶法、水热法、微乳液法等方法。
本实验采用沉淀法制备纳米氧化锌粉体。
沉淀法是指包含一种或多种离子的可溶性盐溶液，当加入沉淀剂(如OH -，CO32-等)后，或在一定温度下使溶液发生水解，形成不溶性的氢氧化物、氧化物或盐类从溶液中析出，并将溶剂和溶液中原有的阴离子洗去，得到所需的化合物粉料。
制备氧化锌常用的原料是可溶性的锌盐，如硝酸锌Zn(NO 3)2、氯化锌ZnCl 2、醋酸锌ZnAc 2。
常用的沉淀剂有氢氧化钠（NaOH ）、氨水（NH 3·H 2O ）、尿素（CO(NH 2)2）等。
用NaOH 作沉淀剂一步法直接制备纳米氧化锌的反应式如下：22)(2OH Zn OH Zn →+-+--→+242)(2)(OH Zn OH OH Zn--++↓→OH O H ZnO OH Zn 2)(224该实验方法过程简单，不需要后煅烧处理就可以得到氧化锌晶体，而且可以通过调控Zn 2+/OH -的摩尔比控制氧化锌纳米材料的形貌。
三、原料及设备仪器1、原料：硝酸锌Zn(NO3)2·6H2O、氢氧化钠NaOH、蒸馏水、乙醇2、设备仪器：磁力搅拌器、离心机、温度计、烧杯、烧瓶、电子天平。
四、实验步骤1、在室温下，在烧杯中称取0.3g Zn(NO3)2·6H2O（0.001mol），然后加入40mL蒸馏水搅拌5min配成无色澄清的溶液。
2、在室温下，在烧杯中称取0.8gNaOH（0.02mol），然后加入40mL蒸馏水，搅拌5min配成无色澄清的溶液。
3、在室温下，将Zn(NO3)2溶液快速滴加到NaOH的溶液中，搅拌得到白色的悬浊溶液。
纳米氧化锌的制备及应用研究
Ｌ ／Ｍｅ ｇ， ＩＸｉ ａｎ ｎ Ｓ ｕ一
（ ｏ ｅｅｏ ｈ ｍ ｓ ｙａｄＣ ｅ ｉａ Ｅ ｇｎｅ ｎ ，Ｑ ｆ ｏｍ ｌ ｎｖｒｉ ， ｈｎ ｏｇＱ ｆ ７ １５， ｈｎ ） Ｃ ｌ ｇ ｆ ｅ ｉ ｒ ｎ ｈ ｍ ｃｌ ｎ ｉｅｒ ｇ ｕｕＮ ｒ ａ Ｕ ｉ ｓｙ Ｓ ａ ｄｎ ｕｕ２ ３ ６ Ｃ ｉａ ｌ Ｃ ｔ ｉ ｅ ｔ
法仍是人们的研究热点。
产品单分散性好 ， 品纯度低 ， 但产 有原料金属锌粉残存 。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
纳米氧化锌的制备及其应用学院：电子信息学院专业：电子科学与技术班级： 101 班学号： 1007010043学生姓名：杨晓玲2014年1月3日纳米氧化锌的制备及其应用电子信息学院杨晓玲 1007010043摘要纳米氧化锌作为一种功能材料，有着许多有益的性能和广泛的应用。
通过对纳米氧化锌的主要制备技术过程和工艺特点，介绍了纳米氧化锌在各个领域的应用。
关键词：纳米氧化锌，制备，应用Abstract Nanometer zinc oxide as a kind of functional material, has many good properties and wide application. Through the process of main preparation technology of nanometer zinc oxide and the technological characteristics, the author introduces the application of nanometer zinc oxide in various fields.Key words: nano zinc oxide, preparation, application一、前言近年来纳米材料因其独特的物理化学作用而被广为重视并逐步应用于各个领域，纳米氧化锌粒子作为联系宏观物体及微观粒子的桥梁其潜在的重要性毋庸置疑一些发达国家都投入大量资金开展预研究工作国内的许多科研院所、高等院校也组织科研力量开展纳米材料的研究工作。
纳米氧化锌是一种面向21 世纪的新型高功能精细无机产品其粒径介于1～100nm,由于具有纳米材料的结构特点和性质使得纳米氧化锌产生了表面效应及体积效应等从而使其在磁、光、电、敏感性等方面具有一般氧化锌产品无法比拟的特殊性能和新用途。
二、纳米氧化锌的结构分析采用沉淀法制备了纳米氧化锌粉体,利用 Rietveld方法[1]对所得样品的结构进行了精修，结果显示所得纳米氧化锌为六方结构，空间群为P63mc，其晶胞参数口=3．2533A，c=5.2129A，与氧化锌体相材料相比其晶胞参数明显增大。
纳米氧化锌(ZnO)是近年来发现的一种高新技术材料，是极少数几种可以实现量子尺寸效应的氧化物半导体材料。
随着纳米氧化锌制备工艺的深入研究，ZnO粒子的超细化，使其呈现出传统 ZnO所不具备的特殊性能，如无毒和非迁移性、荧光性、压电性、吸收和散射紫外线能力等，因而具有广的应用前景 J。
近年来，随着纳米材料的兴起，如何表征纳米粉体的粒径及结构是人们关注的热点之一，虽然可用于表征纳米颗粒的方法较多，但是受设备及测试经费等因素的制约，人们多采用 x射线衍射(Ⅺ)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)等方法来对纳米颗粒进行表征。
2.1实 验称取一定量的 NaCO3溶于去离子水中，加入少量表面活性剂溶液，待溶液混合均匀后搅拌加入到一定体积的zn(NO3)2溶液中，反应得到的碱式碳酸锌经抽滤、洗涤、烘干，再在一定温度下煅烧即得氧化锌粉体样品。
TEM 采用 JEM100CXII 型透射电子显微镜[2]测得 ，x 射线粉末衍射用 MSAL —XD2型转靶 X 射线粉末衍射仪，铜靶，采用 FullPr0f2000E ’J 软件对所得数据进行结构精修。
2.2 结果与讨论采用上述方法制备的纳米氧化锌粉体的TEM 照片如图 1所示，由图中可以看出，纳米氧化锌为球形颗粒，粒径约为20纳米左右，粉体团聚现象很明显，边界的清晰度也较差。
图2为纳米氧化锌样品的 XRD 谱图，从图中可见，采用上述方法制备的纳米氧化锌具有明显的六方结构，空间群为 P63mc ，而由于晶粒细化以及内应力的存在使得其衍射峰出现了明显的宽化现象，采用谢乐公式[4]对其粒径计算的结果为 18nm ，与TEM 测的结果基本一致。
为了精确测得纳米氧化锌的晶胞参数等结构信息，我们采用 Rieweld 方法对所制得的纳米氧化锌样品进行了结构精修，分析软件为 FullProf2000．初始模型根据文献报道建立，其中 a=3．2498A ，c=5．2066A ，u=0．3825．对晶体的单胞常数、原子位置、峰形参数、温度因子等参数进行了精修，精修结果如表1示。
图1 纳米ZnO 粉体的TEM 照片[3] 图2 纳米ZnO 粉体的XRD 图谱图中的黑色圆点为实验数据，红色“+”为计算的数据，中间的短竖线代表布拉格位置，最下面的曲线为电氧化锌的研制”。
三、纳米氧化锌的性质3.1表面效应表面效应是指纳米粒子表面原子与总原子数之比随粒径的变小而急剧增大后所引起的性质上的变化[5]，随着粒径减小表面原子数迅速增加，另外随着粒径的减小纳米粒子的表面积、表面能及表面结合都迅速增大这主要是由于粒径越小处于表面的原子数越多表面原子的晶场环境和结合能与内部原子不同表面原子周围缺少相邻的原子有许多悬空键具有不饱和性质易与其它原子相结合而稳定下来故具有很大的化学活性晶体微粒化伴有这种活性表面原子的增多其表面能大大增加伴随表面能的增加其颗粒的表面原子数增多表面原子数与颗粒的总原子数的比值被增大于是便产生了“表面效应”即“表面能”与“体积能”的区分就失去了意义使其表面与内部的晶格振动产生了显著变化导致纳米材料具有许多奇特的性能3.2体积效应当纳米粒子的尺寸与传导电子的德布罗意波长相当或更小时周期性的边界条件将被破坏磁性、内压、光吸收、热阻、化学活性、催化剂及熔点等都较普通粒子发生了很大的变化这就是纳米粒子的体积效应这种体积效应为实用四、纳米氧化锌的制备技术制备纳米氧化锌的方法主要是物理法和化学法。
其中化学法是常用的方法。
4.1物理法物理法包括机械粉碎法和深度塑性变形法。
机械粉碎法是采用特殊的机械粉碎[6]、电火花爆炸等技术将普通级别的氧化锌粉碎至超细。
其中张伟等人利用，最后对未来的应用前景提出看法用立式振动磨制备纳米粉体 ,得到了α-Al2O3，ZnO、MgSiO3等超微粉最细度达到 0. 法虽然工艺简单但却具有能耗大,产品纯度低 ,粒度分布不均匀 ,研磨介质的尺寸和进料的细度影响粉碎效能等缺点。
最大的不足是该法得不到1—100nm 的粉体 ,因此工业上并不常用此法;而深度塑性变形法是使原材料在净静压作用下发生严重塑性形变 ,使材料的尺寸细化到纳米量级[7]。
这种独特的方法最初是由 Islamgaliev 等人于 1994 年初发展起来的。
该法制的氧化锌粉体纯度高，粒度可控,但对生产设备的要求却很高。
总的说来 ,物理法制备纳米氧化锌存在着耗能大 ,产品粒度不均匀,甚至达不到纳米级,产品纯度不高等缺点,工业上不常采用,发展前景也不大。
4.2化学法化学法具有成本低 ,设备简单 ,易放大进行工业化生产等特点。
主要分溶胶-凝胶法、醇盐水解法、直接沉淀法、均匀沉淀法等。
4.2.1溶胶凝胶溶胶-凝胶法制备纳米粉体[8]的工作开始于 20 世纪60年代。
近年来,用此法制备纳米微粒、纳米薄膜、纳米复合材料等的报道很多。
它是以金属醇盐Zn(OR)2为原料 ,在有机介质中对其进行水解、缩聚反应 ,使溶液经溶胶化得到凝胶 ,凝胶再经干燥、煅烧成粉体的方法。
此法生产的产品粒度小、纯度高、反应温度低(可以比传统方法低 400 —500 ℃),过程易控制;颗粒分布均匀、团聚少、介电性能较好。
但成本昂贵 ,排放物对环境有污染 ,有待改善。
水解反应: Zn(OR)2 + 2H2O →Zn(OH)2 +2ROH 缩聚反应:Zn(OH)2 →ZnO + H2O 4.2.2醇盐水解法醇盐水解法是利用金属醇盐在水中快速水解,形成氢氧化物沉淀 ,沉淀再经水洗、干燥、煅烧而得到纳米粉体的方法。
该法突出的优点是反应条件温和,操作简单。
缺点是反应中易形成不均匀成核 ,且原料成本高。
例如以 Zn(OC2 H5 )2 为原料 ,发生以下反应: Zn(OC2 H5 )2 +2H2 O →Zn(OH)2 +2C2 H5 OH Zn(OH)2 →ZnO + H2 O4.2.3直接沉淀法直接沉淀法是制备纳米氧化锌广泛采用的一种方法。
其原理是在包含一种或多种离子的可溶性盐溶液中加人沉淀剂,在一定条件下生成沉淀并使其沉淀从溶液中析出,再将阴离子除去 ,沉淀经热分解最终制得纳米氧化锌。
其中选用不同的沉淀剂,可得到不同的沉淀产物。
就资料报道看 ,常见的沉淀剂为氨水、碳酸氢铵、尿素等。
以 NH3 ·H2 O作沉淀剂[9] : Zn2+ +2NH3 ·H2 O →Zn(OH)2 +2NH Zn(OH)2 →ZnO + H2 O 以碳酸氢铵作沉淀剂: . 2Zn2++ 2NH4HCO3→Zn2(OH)2CO3+2NH4+Zn2(OH)2CO3→2ZnO + CO2+ H2O以尿素作沉淀剂:CO(NH2)2+2H2O→CO2+2NH3·H2O3Zn2++ CO32-+4OH-+ H2O→ZnCO3·2Zn(OH2H2OZnCO3·2Zn(OH)2H2O→ZnO + CO2+ H2O直接沉淀操作简单易行,对设备技术要求不高,产物纯度高,不易引人其它杂质,成本较低但是,此方法的缺点是洗涤沉淀中的阴离子较困难,且生成的产品粒子粒径分布较宽。
因此工业上不常用。
4.2.4均匀沉淀法均匀沉淀法是利用某一化学反应使溶液中的构晶微粒从溶液中缓慢地、均匀地释放出来。
所加入的沉淀剂并不直接与被沉淀组分发生反应,而是通过化学反应使其在整个溶液中均匀缓慢地析出。
常用的均匀沉淀剂有尿素(CO(NH2)2)和六亚甲基四胺(C6H12N3)。
所得粉末粒径一般为8—60nm。
其中卫志贤等人以尿素和硝酸锌为原料制备氧化锌。
他们得出的结论是:温度是影响产品粒径的最敏感因素温度低,尿素水解慢,溶液中氢氧化锌的过饱和比低,粒径大;温度过高,尿素产生缩合反应生成缩二脲等,氢氧化锌过饱和比低,溶液粘稠,不易干燥,最终产品颗较大。
另外,反应物的浓度及尿素与硝酸锌的配比也影响溶液中氢氧锌的过饱和比。
浓度越高,在相同的温度下,氢氧化锌的过饱和比越大。
但是过高的浓度和尿素与硝酸锌的比值,使产品的洗涤、干燥变得困难,反应时过长,也将造成后期溶液过饱和比降低,粒径变大。
因此他们得到的最佳工艺条反应温度<130℃、反应时间150min、尿素与硝酸锌的配比2.5—4.0∶1(摩尔比)[10]由此可看出,均匀沉淀法得到的微粒粒径分布较窄,分散性好,工业化景佳,是制备纳米氧化锌的理想方法。
4.2.5水热法水热法最初是用来研究地球矿物成因的一种手段,它是通过高压釜中适合水热条件下的化学反应实现从原子、分子的微粒构筑和晶体生长。