纳米ZnO的制备方法毕业设计
纳米小论文ZnO纳米半导体材料制备
ZnO纳米半导体材料制备ZnO纳米半导体材料制备摘要:纳米微粒的粒径一般在 1~100nm,具有粒子尺寸小、比表面积大、表面原子数多、表面能和表面张力随粒径的下降急剧增大等特点,其组成的材料具有量子尺寸效应、表面效应、体积效应和宏观量子隧道效应,不同寻常的电学、磁学、光学和化学活性等特性,已在化工、制药、微电子、环境、能源、材料、军事、医学等领域展示了广泛的应用前景。
文章阐述了一些制备ZnO纳米半导体材料的常用技术,如模板制备法、物理气相沉积、脉冲激光沉积、分子束外延、金属有机化合物气相沉积等。
关键词:ZnO 制备纳米材料方法ZnO是一种新型的宽禁带半导体氧化物材料,室温下能带宽度为3.37eV,略低于GaN的3.39eV,其激子束缚能(60meV)远大于GaN(25meV)的激子束缚能。
由于纳米ZnO在紫外波段有较强的激子跃迁发光特性,所以在短波长光子学器件领域有较广的应用前景。
此外,ZnO纳米半导体材料还可沉积在除Si以外的多种衬底上,如玻璃、Al2O3、GaAs等,并在0.4-2μm的波长范围内透明,对器件相关电路的单片集成有很大帮助,在光电集成器件中具有很大的潜力。
本文阐述了近年来ZnO纳米半导体材料的制备技术。
ZnO是一种应用较广的半导体材料,在很多光学器件和电学器件中有很广泛的应用,由此也产生了多种纳米半导体器件的制备方法,主要有以下几种:1模板制备法模板制备法是一种用化学方法进行纳米材料制备的方法,被广泛地用来合成各种各样的纳米棒、纳米线、纳米管等。
此种方法使分散的纳米粒子在已做好的纳米模板中成核和生长,因此,纳米模板的尺寸和形状决定了纳米产物的外部特征。
科学家们已经利用孔径为40nm 和20nm左右的多孔氧化铝模板得到了高度有序的ZnO纳米线。
郑华均等人用电化学阳极氧化-化学溶蚀技术制备出了一种新型铝基纳米点阵模板,此模板由无数纳米凹点和凸点构成,并在此模板上沉积出ZnO纳米薄膜。
氧化锌
化学化工学院材料化学专业实验报告实验名称:纳米ZnO的制备年级:2010级日期:2012—9—12姓名:学号:同组人:一、预习部分1、纳米Zn O的性质和应用:纳米ZnO是一种新型的精细功能无机材料,由于其具有量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应,因而纳米ZnO产生了其体相材料所部具备的这些效应,展现了许多特殊性质。
在催化、滤光、光吸收、医药、磁介质、电等方面有着广阔的应用前景。
主要用于制造气体传感器、荧光体、紫外线遮蔽材料、变阻器、图像记录材料、压电材料、压敏电阻、高效催化剂、磁性材料和塑料薄膜等。
2、纳米Zn O的制备方法:制备纳米氧化锌的方法很多,一般可以分为物理法和化学法。
物理法是利用特殊的粉碎技术,将普通的粉体粉碎;化学法是在控制条件下,从原子或分子的成核,生成或凝聚成具有一定尺寸和形状的粒子。
常见的合成方法有固相法、液相法和气相法,其中,液相法和气相法又有多种制备方式。
固相法:室温固相合成纳米氧化物是近年来发展起来的一种新方法。
首先制备固相前驱物,进而前驱物经高温热分解或微波辐射热分解制备纳米氧化锌。
(1)碳酸锌法:利用硫酸锌制得前驱物碳酸锌,在200℃烘1h,得纳米氧化锌初产品;经去离子水、无水乙醇洗涤,过滤、干燥可得纳米氧化锌产品。
(2)氢氧化锌法:利用硝酸锌制得前驱物氢氧化锌,在600℃保持2h,高温热分解得纳米氧化锌。
气相法:(1)化学气相氧化法:化学气相氧化法是Mitarai等以锌粉为原料,氧气为氧源,在550℃的高温下,以氧气为载体进行氧化反应。
该法制备的氧化锌粒度细(10~20nm),原料易得,分散性好。
但产品纯度低,其中含有未反应的原料。
(2)激光诱导化学气相沉淀法:利用反应气体分子对特定波长激光的吸收,引起气体分子激光光解,热解,光敏化和激光诱导化学合成反应,在一定条件下合成纳米粒子。
它以惰性气体为载体,以锌盐为原料,用cwco2激光器为热源加热反应原料,使之与氧气反应得到纳米氧化锌。
ZnO纳米粉体材料的制备
实 验 2 ZnO 纳米粉体材料的制备(一)实验类型:综合性(二)实验类别:设计性实验(三)实验学时数:16(四)实验目的(1)掌握沉淀法制备纳米粉体的工作原理。
(2)了解X-射线粉末衍射仪鉴定物相的原理。
(五)实验原理纳米ZnO 是一种新型高功能精细无机材料, 其粒径介于1~ 100 nm 之间,又称为超微细ZnO 。
由于颗粒尺寸的细微化,使得纳米ZnO 产生了其本体块状材料所不具备的表面效应、小尺寸效应、量子效应和宏观量子隧道效应等,因而使得纳米ZnO 在磁、光、电、敏感等方面具有一些特殊的性能, 主要用来制造气体传感器、荧光体、紫外线遮蔽材料、变阻器、图像记录材料、压电材料、压敏电阻、高效催化剂、磁性材料和塑料薄膜等。
合成纳米ZnO 的方法有多种,沉淀法工艺简单,成本低, 便于实现工业化生产。
合成纳米ZnO 的方法有多种,本实验采用化学沉淀法是在可溶性锌盐溶液中加入沉淀剂后,于一定条件下生成沉淀从溶液中析出,将阴离子洗去,经分离、干燥、热处理后,得到纳米氧化锌。
该方法操作简单,对设备和技术要求不太苛刻,产品纯度高,不易引入杂质,成本低。
X-射线粉末衍射仪是分析材料晶体结构的重要工具。
晶体的X射线衍射图象实质上是晶体微观结构形象的一种精细复杂的变换。
由于每一种结晶物质,都有其特定的结构参数,包括点阵类型、晶胞大小、单胞中原子(离子或分子)数目及位置等,而晶体物质的这些特定参数,反映在衍射图上机表现出衍射线条的数目、位置及相对强度各不相同。
因此,每种晶态物质与其X射线衍射图之间有着一一对应的关系。
任何一种晶态物质都有自己独立的X射线衍射图,不会因为他种物质混聚在一起而产生变化。
这就是X射线衍射物相定性分析的方法的依据。
根据粉体X-射线衍射图得到的相关数据,利用谢乐公式(如下),可以计算纳米粒子的晶粒尺寸。
0.89cos D λβθ=(λ为X 射线的波长,β为最强峰的半峰宽,θ 为衍射角)(六)实验内容1. 制备以Zn(NO 3)2·6H 2O 与NH 4HCO 3为原料,聚乙二醇(PEG 600)为模板剂,采用直接沉淀法将制得的沉淀,洗涤后经煅烧制备纳米ZnO 。
纳米zno的制备与应用
纳米zno的制备与应用
一、制备方法
1、水溶法:水溶法是制备纳米ZnO的简便方法,可采用连续(水-硝
酸甲酯)、隔离(亚硝酸乙酯或酒精-硝酸甲酯)分步法,在反应液中
向锌溶液添加过量浓硝酸,使溶液pH降低到≤2。
在搅拌条件下使锌溶
液和硝酸发生反应,形成纳米锌硝酸。
在增加浓乙醇或水的添加下硝
酸制备出不同的形貌的纳米ZnO粒子。
2、氧化还原反应:可以将氧化锌与还原剂进行氧化还原反应,从而在
一定pH范围内制备出纳米ZnO粒子,氧化还原反应过程可以由X射
线衍射、扫描电镜等表征分析仪表进行表征。
3、溶液浸渍法:它是把染料溶液,碱金属氢氧化物和无机酸比较平衡
地溶液等介质前加入Zn(II)离子,制备出具有不同形貌的纳米ZnO粒子,此法做法简便。
4、共沉淀法:将酸性和碱性的底物混合,随后向其中加入Zn(II)离子,在碱性底物的碳酸钙、硅酸钙的存在下,再缓缓加入氢氧化钾溶液,ZnO的纳米颗粒会在pH范围内沉淀到底物表面,即可得到纳米ZnO
粒子。
二、应用:
1、电子器件:ZnO纳米粒子具有较高的非线性折射率,此特性使其成
为数码电子器件中的主要组件。
纳米ZnO多晶硅材料具有优异的机械
强度和电磁介质性,因此其在可靠性和耐热性方面特别有利。
2、光学元件:纳米ZnO具有上至真空处的高反射率和强的抗紫外线能
力,因此应用于需要高反射和抗UV的光学元件。
3、量子点:纳米ZnO也被用于制造量子点,量子点具有非常独特的物理特性和电子特性,使其成为生物技术与材料学研究中重要的技术工具。
「ZnO纳米粒子的制备及表征毕业论文」
ZnO纳米粒子的制备及表征摘要本文首先介绍了现有的纳米ZnO的制备方法,由于液相沉淀-热分解法具有设备简单,反应条件易于控制,制备粒子的粒径小的优点,所以确定使用该方法来制备纳米ZnO。
为了确定纳米ZnO的最佳制备条件,针对反应时间、反应温度、Zn2+浓度、物料配比和前驱体的焙烧温度进行了平行对照实验,测试制得的纳米粒子的粒径确定了反应时间为 1.5h、反应温度为80℃、Zn2+浓度为1.2mol/L、n Na:n Zn为2:1、前驱体焙烧温度为350℃时制得的ZnO粒径最小。
在最优条件下制得了平均粒径在50-70nm的纳米ZnO。
使用了XRD、SEM、红外分光光度计分析和热重仪对制得的ZnO进行了表征。
以甲基橙溶液作为降解对象的验证纳米ZnO的光催化性能,甲基橙初始浓度为10mg/L,纳米ZnO投放量为200mg,前驱体焙烧温度为300℃得到的纳米ZnO光催化效果最佳,pH对纳米ZnO的光催化效果物明显影响。
关键词纳米ZnO;热分解法;合成;光催化The Preparation of Nanometer ZnO andCharacterizationAbstractIn the first part,this paper introduces some preparation methods of nanometer ZnO,such as direct precipitation method,sluggish precipitation,Hydrothermal synthesis,method of sol-gel,thermal decomposition,pulsed laser deposition,mol- ecular beam epitaxy,pulverization decomposition process method. We decided to use the thermal decomposition method in preparation of nanometer ZnO,due to this method has simple equipment,easy operation and smaller pore diameter nanometer ZnO was preparation. In order to determine the best preparation condition of nanometer ZnO,We prepared some nanometer ZnO in different rea- ction time,reaction temperature,throma of Zn2+,material blending ration and sint- ering temperature of precursor. Recur to particle size measurement ,the best con- dition of preparation for nanometer ZnO.When reaction time is 1.5 hour,reaction temperature is 80 ℃,throma of Zn2+ is 1.2mol/L, n Na:n Zn is 2:1 and sintering temperature of precursor is 300℃,diameter of nanometer ZnO is minimal.Nano- meter ZnO that average grain size is 50-70 nm was prepared in the best Conditions.The nanometer ZnO was characterized by X ray diffdraction(XRD), Scanning electron microscopy(SEM),infrared spectrometer(FTIR) and thermal gravimetric analyzer.The room temperature of the ZnO powders was examined and its activiyt of Photocatalytic descomposition of methyl orange was described.The decolorizea- tion efficiency of methly orange was studied,while the effects of the pH,dosage of nanometer ZnO,throma of methyl orange and sintering temperature of precur- sor.The photocatalytic effect of nanometer ZnO powders is best when throma of methyl is 10mg/L,quantity allotted of nanometer ZnO is 200 mg and sintering t-emperature of precursor is 300℃.The pH has no discernible effect on photocata- lytic.Key words: Nanometer ZnO; Thermal decomposition;Chemical compound;Photocatalysis目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (6)1.1 课题背景 (6)1.2 纳米ZnO研究进展 (6)1.3 纳米ZnO的结构及基本性能参数 (8)1.3.1 表面效应 (9)1.3.2 小尺寸效应 (10)1.3.3 量子尺寸效应 (10)1.4 纳米ZnO的应用 (10)1.4.1 抗紫外线 (11)1.4.2 催化降解 (11)1.4.3 导电性能 (11)1.4.4 气敏性能 (11)1.4.5 光电性能 (11)1.4.6 发光性能 (11)1.5 课题研究的主要内容 (12)第2章纳米ZnO制备方案及实验体系的确定 (13)2.1 纳米ZnO制备方法介绍 (13)2.1.1 化学方法 (13)2.1.2 物理方法 (17)2.2 纳米ZnO制备方法的确定 (17)2.3 本章小结 (18)第3章纳米ZnO的制备及表征 (19)3.1 纳米ZnO的制备 (19)3.1.1 药品与仪器 (19)3.1.2 实验步骤 (19)3.2 纳米ZnO的表征 (21)3.2.1 X射线衍射(XRD) (22)3.2.2 扫描电子显微镜(SEM) (24)3.2.3 红外分光光度计分析(FT-IR) (26)3.2.4 热重分析 (29)3.3 纳米ZnO粒径的影响因素 (30)3.3.1 搅拌方式的影响 (30)3.3.2 反应时间的影响 (30)3.3.3 反应温度的影响 (30)3.3.4 Zn2+浓度的影响 (31)3.3.5 反应物配比的影响 (32)3.3.6 前驱体焙烧温度的影响 (33)3.4 本章小结 (33)第4章光催化性能及其影响因素的研究 (34)4.1 光催化实验 (34)4.1.1 药品与仪器 (34)4.1.2 光催化机理 (34)4.1.3 光催化实验对象的选取 (35)4.1.4 绘制甲基橙标准曲线 (35)4.1.5 光催化实验 (36)4.2 结果与讨论 (37)4.2.1 甲基橙起始浓度的影响 (37)4.2.2 ZnO投加量的影响 (37)4.2.3 pH值的影响 (38)4.2.4 不同焙烧温度的影响 (39)4.3 本章小结 (40)结论 (41)致谢 (42)参考文献 (43)附录A (44)附录B (53)第1章绪论1.1课题背景纳米技术是20 世纪80 年代末、90 年代初逐步发展起来的前沿性、交叉性的新兴学科,它是在纳米尺度(1~100 nm 之间)上研究物质(包括原子、分子)的特性和相互作用,以及利用这些特性的多学科交叉的科学和技术。
zno纳米粒子的制备及表征
zno纳米粒子的制备及表征ZnO纳米粒子是一种重要的功能材料,其制备和表征在材料科学和纳米技术研究中具有重要的意义。
本文将介绍ZnO纳米粒子的制备方法和表征技术。
一、ZnO纳米粒子制备方法1. 溶液法溶液法是制备ZnO纳米粒子的常用方法之一。
这种方法需要将金属Zn或Zn碎块加入酸性或碱性溶液中,然后加入氧化剂,如NaOH,NH4OH和H2O2等,使其氧化形成ZnO纳米粒子。
其中,NaOH和NH4OH是碱性氧化剂,而H2O2是氧化性氧化剂。
不同的氧化剂会影响ZnO纳米粒子的形貌和大小。
2. 水热法水热法是一种简单有效制备ZnO纳米粒子的方法。
该方法将Zn盐与氢氧化物或碱性溶液混合,在高温高压的条件下反应,形成纳米粒子。
通常情况下,水热法制备的ZnO纳米粒子具有较高的结晶性和较好的晶型控制。
3. 氧化镀膜法氧化镀膜法是一种将Zn薄膜表面进行氧化反应的方法,可以制备出更为均匀和纯净的ZnO纳米粒子。
在氧化镀膜过程中,通过调节反应条件,例如反应温度、时间和氧气流量等,可以精确控制纳米粒子的大小和形貌。
4. 其他方法除了上述方法外,还有一些其他的制备方法,如化学还原法、气氛氧化法、放电火花法等。
这些方法具有各自的优缺点,可以根据具体需求进行选择。
二、ZnO纳米粒子表征技术1. X射线衍射 X射线衍射是一种常见的用于表征ZnO 纳米粒子晶体结构的技术。
该技术通过测量样品的X射线衍射谱,可以确定ZnO纳米粒子的晶体结构、晶粒大小和晶体品质等信息。
2. 透射电镜透射电镜是一种用于表征ZnO纳米粒子形貌和尺寸的技术。
透射电镜可以通过高清晰度的图像直接观察纳米粒子的形态和尺寸分布。
3. 紫外可见吸收光谱紫外可见吸收光谱是一种测量ZnO纳米粒子带隙能量的技术。
这种技术可以通过分析样品的吸收谱来确定纳米粒子的带隙能量,从而了解其光电性能。
4. 红外光谱红外光谱是一种可以测量ZnO纳米粒子表面官能团的技术。
通过分析样品的红外光谱,可以确定纳米粒子表面化学官能团的成分和数量,为其在化学反应和生物学应用中的应用提供支持。
纳米氧化锌的制备技及其表征
化学化工学院材料化学专业实验报告实验名称:纳米ZnO的制备及其表征年级: 2010级日期:2012年9月13日姓名: 学号:22 同组人:1、 预习部分1、 纳米氧化锌:1.1 简介纳米氧化锌(ZnO)粒径介于1-100 nm之间,是一种面向21世纪的新型高功能精细无机产品,表现出许多特殊的性质,如非迁移性、荧光性、压电性、吸收和散射紫外线能力等,利用其在光、电、磁、敏感等方面的奇妙性能,可制造气体传感器、荧光体、变阻器、紫外线遮蔽材料、图像记录材料、压电材料、压敏电阻、高效催化剂、磁性材料和塑料薄膜等。
1.2形态 纳米氧化锌是一种多功能性的新型无机材料,其颗粒大小约在1~100纳米。
由于晶粒的细微化,其表面电子结构和晶体结构发生变化,产生了宏观物体所不具有的表面效应、体积效应、量子尺寸效应和宏观隧道效应以及高透明度、高分散性等特点。
近年来发现它在催化、光学、磁学、力学等方面展现出许多特殊功能,使其在陶瓷、化工、电子、光学、生物、医药等许多领域有重要的应用价值,具有普通氧化锌所无法比较的特殊性和用途。
纳米氧化锌在纺织领域可用于紫外光遮蔽材料、抗菌剂、荧光材料、光催化材料等。
由于纳米氧化锌一系列的优异性和十分诱人的应用前景,因此研发纳米氧化锌已成为许多科技人员关注的焦点。
1.3性质氧化锌是一种半导体催化剂的电子结构,在光照射下,当一个具有一定能量的光子或者具有超过这个半导体带隙能量Eg的光子射入半导体时,一个电子从价带NB激发到导带CB,而留下了一个空穴。
激发态的导带电子和价带空穴能够重新结合消除输入的能量和热,电子在材料的表面态被捕捉,价态电子跃迁到导带,价带的空穴把周围环境中的羟基电子抢夺过来使羟基变成自由基,作为强氧化剂而完成对有机物(或含氯)的降解,将病菌和病毒杀死。
1.4应用橡胶工业中的应用可以作为硫化活性剂等功能性添加剂,提高橡胶制品的光洁性、耐磨性、机械强度和抗老化性能性能指标,减少普通氧化锌的使用量,延长使用寿命;陶瓷工业中的应用作为乳瓷釉料和助熔剂,可降低烧结温度、提高光泽度和柔韧性,有着优异的性能;国防工业中的应用纳米氧化锌具有很强的吸收红外线的能力,吸收率和热容的比值大,可应用于红外线检测器和红外线传感器;纳米氧化锌还具有质量轻、颜色浅、吸波能力强等特点,能有效的吸收雷达波,并进行衰减,应用于新型的吸波隐身材料;纺织工业中的应用具有良好的紫外线屏蔽性和优越的抗菌、抑菌性能,添加入织物中,能赋予织物以防晒、抗菌、除臭等功能;饲料工业中的应用纳米氧化锌作为一种纳米材料,具有高效的生物学活性、吸收率高、抗氧化能力强、安全稳定等特性,是目前最理想的锌源。
《纳米材料》评述论文:纳米ZnO的制备
纳米ZnO的制备【1】张永康,刘建本,易保华等.常温固相反应合成纳米氧化锌[J].精细化工,2000,17(6):343-344.摘要:以ZnSO4·7H2O和Na2CO3为原料,用室温固相化学反应首先合成出粒径为12.7nm的前驱体碳酸锌,然后在200℃热分解,经纯化后得到纳米氧化锌。
经XRD 和TEM检测,粒径为6.0~12.7nm。
【2】朱卫兵,陈剑松,廖静等.超声波直接沉淀法制备纳米氧化锌及改性研究[J].无机盐工业,2008,40(3):20-29.摘要:以硝酸锌和无水碳酸钠为原料,把超声波引入到直接沉淀法中,同时用溴化十六烷基三甲基铵(CTAB)作为表面活性剂,合成出粒径小、分布均匀且团聚现象明显减弱的纳米氧化锌,并用TG-DTA,XRD,SEM等分析手段对制得的产物进行表征,找出合成的最佳条件。
同时,还以油酸作为改性剂对所制得的纳米氧化锌进行表面改性,以FT-IR等测试手段对其改性原理进行简单探讨,并通过测定活化指数对改性效果进行分析。
【3】刘家祥,丁德玲,王震等.均匀沉淀法制备纳米氧化锌[J].有色金属,2006,58(1):49-52.摘要:研究均匀沉淀法制备纳米氧化锌影响因素和最佳工艺条件。
结果表明,均匀沉淀法可制备出六方晶系纳米氧化锌。
随Zn2+浓度增加纳米氧化锌颗粒由棒状向球形转化,平均粒径49nm。
对纳米氧化锌产率影响因素的显著性水平依次为反应温度、尿素与Zn2+物质的量之比、反应时间和Zn2+的浓度。
最优工艺参数为:反应温度95℃、反应时间3.5h、Zn2+浓度0.6mol/L 、尿素与Zn2+物质的量之比为2.5 。
以硝酸锌为原料可得到纯度较高的纳米氧化锌。
【4】周富荣,郭晓洁,匡亚琴.反胶束微乳液法制备纳米ZnO[J].应用化工,2005,34(11):690-694.摘要:以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)/煤油/正辛醇/氨水反胶束微乳体系,采用双微乳液混合法制备了纳米ZnO,考察了CTAB和反应物浓度对ZnO粒径的影响,利用TEM、XRD等手段对产品进行了表征。
纳米ZnO制备
均匀沉淀法制备ZnO粉体陈岳军0810194一.实验目的1.掌握均匀沉淀法制备材料的原理、方法和步骤;2.用均匀沉淀法制备出纳米ZnO粉体;3.熟悉离心搅拌器、电热鼓风干燥箱、离心机、马弗炉等仪器的使用。
二.实验原理纳米ZnO的制备:物理法:包括熔融骤冷、气相沉积、溅射沉积、重离子轰击和机械粉碎等。
化学法:1。
气相法2。
液相法3。
固相合成法本实验使用均匀沉淀法:核的形成:溶液处于过饱和的亚稳态时,由于分子或离子的运动,某区域分子易凝结成团,该团稳定后即形成晶粒。
核的成长:晶粒在过饱和溶液中形成后,溶质不断沉积于其上,使晶粒不断长大。
均匀沉淀反应是利用某一化学反应使溶液中的构晶粒子从过饱和溶液中缓慢地、均匀地释放出来,并结成所预期产物的反应。
在反应中加入的沉淀剂不与被沉淀成分发生反应,而是通过化学反应使被沉淀成分在整个溶液中均匀地、缓慢地析出,均匀地生成沉淀物。
常用的沉淀剂有尿素、六甲基四胺等。
影响沉淀反应的因素主要为过饱和度、反应温度、反应时间、反应物配比、煅烧温度和时间、表面活性剂。
三.实验仪器天平、恒温水浴槽、磁力搅拌器、电热鼓风干燥箱、马弗炉、玻璃棒、烧杯、容量瓶、量筒、滴管、离心试管、表面皿、坩埚四.实验步骤1 配置好Zn(NO3)2溶液和Co(NH2)2溶液2用去离子水清洗烧杯3向1号烧杯中加入50mlZn(NO3)2溶液和2ml聚乙二醇,向2号烧杯中加入50mlCo(NH2)2溶液4 将两个烧杯放入水浴中加热45min5 将1号烧杯溶液倒入2号烧杯,边倒边搅拌6 将1号烧杯取出,置于搅拌器30min7 倒掉烧杯上层清液,用胶头滴管将沉淀平均移至2支试管中10ml,不足则滴加蒸馏水,将试管放到离心机中离心,取出移去上层清液,加入去离子水,玻璃棒搅拌,再次离心。
重复洗涤。
先用去离子水洗涤3次,再用无水乙醇洗涤2次,最后再用去离子水洗涤1次。
8 数次洗涤后,移除试管上层清液,注入去离子水,搅拌后倒入烧杯,贴上标签后置入电热鼓风干燥箱干燥9 将干燥后的粉体置于马弗炉加热。
纳米结构ZnO的制备及性能研究
纳米结构ZnO的制备及性能研究一、本文概述氧化锌(ZnO)是一种重要的半导体材料,因其独特的物理和化学性质,在纳米科技领域引起了广泛的关注。
纳米结构ZnO的制备及性能研究对于推动材料科学、电子学、光电子学、生物医学等多个领域的发展具有重要意义。
本文旨在深入探讨纳米结构ZnO的制备方法、结构特性、以及其在各种应用场景中的性能表现。
本文将概述纳米结构ZnO的基本性质,包括其晶体结构、能带结构、光学特性等。
随后,我们将详细介绍几种常见的纳米结构ZnO制备方法,包括物理法、化学法以及生物法等,并对比各种方法的优缺点。
在此基础上,我们将重点关注纳米结构ZnO的性能研究,包括其电学性能、光学性能、光催化性能、以及生物相容性等。
我们将通过实验数据和理论分析,全面揭示纳米结构ZnO的性能特点及其在不同应用场景中的潜在应用价值。
本文还将展望纳米结构ZnO的未来发展趋势,探讨其在新能源、环保、生物医学等领域的应用前景。
我们希望通过本文的研究,能够为纳米结构ZnO的制备和性能优化提供有益的参考,推动其在各个领域的实际应用。
二、ZnO纳米结构的制备方法ZnO纳米结构的制备方法多种多样,主要包括物理法、化学法以及生物法等。
这些方法的选择取决于所需的ZnO纳米结构的尺寸、形貌、纯度以及应用的特定要求。
物理法:物理法主要包括真空蒸发、溅射、激光脉冲沉积等。
这些方法通常在高温、高真空环境下进行,能够制备出高质量的ZnO纳米结构。
然而,这些方法通常需要昂贵的设备和复杂的操作过程,限制了其在大规模生产中的应用。
化学法:化学法因其设备简单、操作方便、易于大规模生产等优点,在ZnO纳米结构制备中得到了广泛应用。
其中,溶胶-凝胶法、化学气相沉积法、水热法和微乳液法等是常用的化学制备方法。
例如,溶胶-凝胶法通过控制溶液中的化学反应,可以制备出具有特定形貌和尺寸的ZnO纳米颗粒。
化学气相沉积法则可以通过调节反应气体的流量、温度和压力等参数,实现ZnO纳米线的可控制备。
纳米ZnO的制备
化学化工学院材料化学专业实验报告实验名称:纳米ZnO的制备年级:2010级日期:2012—9—12姓名:余梅娜学号: 222010316210045 同组人:王志容一、预习部分1、纳米Zn O的性质和应用:纳米ZnO是一种新型的精细功能无机材料,由于其具有量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应,因而纳米ZnO产生了其体相材料所部具备的这些效应,展现了许多特殊性质。
在催化、滤光、光吸收、医药、磁介质、电等方面有着广阔的应用前景。
主要用于制造气体传感器、荧光体、紫外线遮蔽材料、变阻器、图像记录材料、压电材料、压敏电阻、高效催化剂、磁性材料和塑料薄膜等。
2、纳米Zn O的制备方法:制备纳米氧化锌的方法很多,一般可以分为物理法和化学法。
物理法是利用特殊的粉碎技术,将普通的粉体粉碎;化学法是在控制条件下,从原子或分子的成核,生成或凝聚成具有一定尺寸和形状的粒子。
常见的合成方法有固相法、液相法和气相法,其中,液相法和气相法又有多种制备方式。
固相法:室温固相合成纳米氧化物是近年来发展起来的一种新方法。
首先制备固相前驱物,进而前驱物经高温热分解或微波辐射热分解制备纳米氧化锌。
(1)碳酸锌法:利用硫酸锌制得前驱物碳酸锌,在200℃烘1h,得纳米氧化锌初产品;经去离子水、无水乙醇洗涤,过滤、干燥可得纳米氧化锌产品。
(2)氢氧化锌法:利用硝酸锌制得前驱物氢氧化锌,在600℃保持2h,高温热分解得纳米氧化锌。
气相法:(1)化学气相氧化法:化学气相氧化法是Mitarai等以锌粉为原料,氧气为氧源,在550℃的高温下,以氧气为载体进行氧化反应。
该法制备的氧化锌粒度细(10~20nm),原料易得,分散性好。
但产品纯度低,其中含有未反应的原料。
(2)激光诱导化学气相沉淀法:利用反应气体分子对特定波长激光的吸收,引起气体分子激光光解,热解,光敏化和激光诱导化学合成反应,在一定条件下合成纳米粒子。
它以惰性气体为载体,以锌盐为原料,用cwco2激光器为热源加热反应原料,使之与氧气反应得到纳米氧化锌。
纳米ZnO薄膜的制备
纳米ZnO薄膜的制备
一、ZnO前驱体的制备
1、实验仪器:25 mL三口烧瓶一个、150 ℃量程的温度计一支、24口冷凝管一根、油浴锅一个、磁力搅拌器、陶瓷加热台;
2、实验试剂:甲基硅油、二水乙酸锌(Zn ( CH3COO ) 2 ·2H2O)、乙醇胺、乙二醇甲醚;
3、实验步骤:
①称量二水乙酸锌1.0975 g
乙醇胺0.3 mL 0.5 mol/L ZnO前驱体
乙二醇甲醚10 mL
在三口烧瓶中将称量好的二水乙酸锌溶解于乙二醇甲醚中,再加入与二水合乙酸锌等摩尔的乙醇胺作为稳定剂;
②冷凝管里从下往上通以冷却水,把烧瓶置于盛有甲基硅油的油浴锅中,在80 ℃下回流2小时;
将烧瓶空冷至室温之后,再在磁力搅拌机上搅拌12小时,再用有机系滤头过滤,得到的就是ZnO前驱体。
二、ZnO薄膜的制备
①将玻璃片清洗干净(丙酮15min、碱液20 min、去离子水10min、异丙醇15min),置于旋涂机上;把陶瓷加热台置于通风橱中,并预先升至200 ℃;
②将过滤好的(可以在要用的时候才过滤,因为比较稳定)ZnO前驱体溶液滴满玻片表面,在转速为3000 r下旋转40 s;
③直接将旋涂好的玻片置于加热台上(可以用锡箔纸包覆,以免污染薄膜表面),反应1小时;此时薄膜应为淡紫色;
④将玻片置于齿状架上,先后放入丙酮、异丙醇中超声约5-7 min,测得薄膜粗糙度大约为2-3 nm。
毕业设计(论文)-Fe2O3-ZnO复合纳米粒子的制备及其光催化性能模板
本科毕业论文(设计)题目:Fe2O3-ZnO复合纳米粒子的制备及其光催化性能院(系)理学院专业化学年级2007姓名学号指导教师职称教授2011 年06 月13 日目录摘要 (1)Absaract (2)第一章绪论 (3)1.1 半导体光催化技术 (3)1.1.1半导体光催化反应机理 (3)1.1.2半导体光催化的研究现状 (4)1.1.3半导体光催化存在的问题及发展趋势 (5)1.2 纳米ZnO光催化材料 (6)1.2.1纳米ZnO的晶体结构 (6)1.2.2纳米ZnO的应用 (6)1.2.3纳米ZnO的制备方法 (7)1.2.4提高ZnO光催化性能的途径 (7)1.3 纳米Fe2O3的研究 (8)1.3.1纳米Fe2O3的晶体结构 (8)1.3.2纳米Fe2O3的应用 (9)1.3.3纳米Fe2O3的制备方法 (9)1.4 本文研究思路及内容 (11)第二章实验部分 (12)2.1 仪器与药品 (12)2.1.1主要实验仪器 (12)2.1.2主要实验药品 (12)2.2 实验内容 (13)2.2.1纳米ZnO和Fe2O3粒子的制备 (13)2.2.2复合纳米粒子α-Fe2O3-ZnO的制备 (13)2.2.3光催化活性测试 (13)2.3 测试仪器与方法 (13)2.3.1X-射线衍射测试 (13)2.3.2紫外-可见漫反射测试 (13)2.3.3光伏测试 (14)2.3.4扫描电镜测试 (14)2.3.5原子荧光测试 (14)第三章结果分析与讨论 (15)3.1纳米ZnO的谱图分析 (15)3.1.1纳米ZnO的XRD谱图分析 (15)3.1.2纳米ZnO的SEM图分析 (17)3.1.3纳米ZnO的PL谱图分析 (17)3.1.4纳米ZnO的光催化活性测试 (18)3.2 纳米Fe2O3的谱图分析 (19)3.2.1纳米Fe2O3的XRD谱图分析 (19)3.2.2纳米Fe2O3的光催化活性测试 (21)3.3 Fe2O3-ZnO复合纳米粒子的谱图分析 (21)3.3.1复合样品的XRD谱图分析 (21)3.3.2 样复合品的SPS谱图分析 (22)3.3.3复合样品的光催化活性测试 (23)结论 (24)参考文献 (25)致谢 (27)摘要氧化锌是一种较具有代表性的宽带隙半导体。
沉淀法制备纳米ZnO
设计性实验2 沉淀法制备纳米ZnO摘要:本实验以Zn(NO3)2·6H2O和NH4HCO3为原料,聚乙二醇(PEG600)为模板,采用直接沉淀法制备纳米氧化锌,并计算产率和晶粒尺寸,讨论影响纳米ZnO晶粒大小的影响因素。
关键词:纳米氧化锌;直接沉淀法;产率;晶粒尺寸1.直接沉淀发制备纳米ZnO的理论基础氧化锌俗称锌白,常作白色颜料,是一种重要的工业原料,它广泛应用于涂料、橡胶、陶瓷、玻璃等多种工业。
纳米氧化锌与普通氧化锌相比显示出诸多特殊性能,如:压电性、荧光性、非迁移性、吸收和散射紫外线能力等,因而其用途大大扩展,如可用于压敏材料、压电材料、荧光体、化妆品、气体传感器、吸湿离子传导温度计、图象记录材料、磁性材料、紫外线屏蔽材料、高效催化剂和光催化剂。
国内外专家学者一致认为,纳米氧化锌必将逐步取代传统的氧化锌系列。
纳米材料是指晶粒(或组成相)在任一维的尺寸小于100nm的材料,是由粒径尺寸介于1~100nm之间的超细微粒组成的固体材料,按空间形态可分为一维纳米丝、二维纳米膜和三维纳米粒。
纳米材料的制备方法分类如下表:本实验采用化学沉淀法里的直接沉淀法制备纳米ZnO ,直接沉淀法的原理是在可溶性锌盐溶液中加入沉淀剂后,于一定条件下生成沉淀从溶液中析出,将阴离子洗去,经分离、干燥、热处理后,得到纳米氧化锌。
该方法操作简单,对设备和技术要求不太苛刻,产品纯度高,不易引入杂质,成本低。
X-射线衍射仪可以利用衍射原理,精确测定物质的晶体结构,织构及应力,精确的进行物相分析,定性分析,定量分析.利用谢乐公式:Dc = 0.89λ /(B cos θ) (λ为X 射线波长, B 为衍射峰半高宽, θ 为衍射角) ,根据粉体X-射线衍射图可以得到相关数据,计算得到粒子的尺寸。
2.实验2.1实验药品及仪器Zn(NO 3)2·6H 2O 、 NH 4HCO 3、聚乙二醇(PEG600)、无水乙醇、去离子水烘箱、500ml 烧杯、250ml 烧杯两个、玻璃棒、PH 计、马弗炉、X 射线衍射仪,胶头滴管。
化学学士学位毕业论文——直接沉淀法制备纳米氧化锌
学士学位论文题目:直接沉淀法制备纳米氧化锌直接沉淀法制备纳米氧化锌摘要:以硝酸锌和碳酸铵为原料,通过直接沉淀法制备了纳米ZnO.采用DSC、FT-IR、XRD、TEM等对前驱物和纳米ZnO粉体结构和形貌进行了表征,结果表明:前驱物是[Zn5(OH)6(CO3)2];前驱物在550℃焙烧2h得到六方晶系的ZnO粉体;该粉体的形貌为长条形,平均宽度约为50nm, 长度为200nm,分布较均匀、纯度高。
关键词:氧化锌、纳米材料、直接沉淀法、XRDSynthesis of nano-sized ZnO powders by direct precipitation method Abstract Using Zinc nitrate and ammonium carbonate as raw materials, nanocrystalline ZnO was prepared by direct precipitation method. The structure and Morphology of nano-sized ZnO powders and the precursors were characterized by DSC、FT-IR、XRD、TEM. The result showed that the precursor was [Zn5(OH)6(CO3)2]; ZnO crystal powders obtained was six-party crystal when precursor was calcined at550℃ for 2h; The morphology of the powders is a long strip, with an average width of about 50nm, a length of 200nm, a more even distribution, high purity. Keyword ZnO;Nanoparticles; Direct precipitation method; XRD目录1 前言 (1)1.1 纳米氧化锌的制备方法 (1)1.2 纳米氧化锌的表征 (4)1.3 纳米氧化锌应用及前景 (5)2实验部分 (6)2.1 实验药品及仪器 (6)2.2样品的制备 (7)2.3 样品表征 (7)3 实验结果与讨论 (8)3.1 前驱体的热分析 (8)3.2前驱体及样品的XRD分析 (8)3.3前驱体及样品的红外光谱分析 (10)3.4 样品的透射电镜(TEM)分析 (11)4结论 (12)参考文献 (13)1 前言氧化锌是Ⅱ—Ⅵ族具有六方纤锌矿晶体结构的宽禁带直接带隙的半导体,室温禁带宽度约为3.37 eV,激子束缚能为60 meV [1];它具有优良的物性,在声表面波、透明电极、蓝光器件等方面都有较大的应用潜力,目前倍受人们重视[2]。
纳米ZnO的制备方法毕业设计1 推荐
纳米ZnO的制备方法目录1 绪论 (1)1.1 纳米ZnO的概述 (1)1.1.1 纳米ZnO (1)1.1.2 纳米ZnO功能 (1)1.1.3 纳米ZnO的主要用途 (3)1.2 制备纳米ZnO的方法,以及概述 (4)1.2.1 固相法 (4)1.2.2 气相法 (5)1.2.3 液相法 (6)1.3 沉淀法制备纳米ZnO (7)1.3.1 沉淀法 (7)1.3.2 沉淀法原理 (8)1.3.3 沉淀法制备纳米ZnO过程出现的问题 (8)1.4 本课题研究的内容和意义 (8)2 实验部分 (10)2.1 实验材料,实验仪器设备以及试剂 (10)2.1.1 实验仪器设备 (10)2.1.2 实验试剂 (10)2.2 纳米ZnO的制备方法 (10)2.2.1 制备纳米ZnO中间沉淀物 (11)2.2.2 沉淀产物的过滤、洗涤 (13)2.2.3 沉淀物的焙烧 (14)2.2.4 沉淀物的煅烧、研磨 (14)3 实验结果分析与讨论 (16)3.1 各个因素对实验中生产中间沉淀物的影响 (16)3.1.1 ZnSO4.7H2O的加入量对中间产物产率的影响 (16)3.1.2 确定最佳的氨水加入量 (16)3.1.3 温度以及搅拌速率对实验的影响 (17)3.1.3最佳的反应条件 (17)3.1.4 中间产物的过滤和洗涤 (18)3.1.5 中间沉淀物的焙烧 (18)3.1.6 煅烧的最佳时间 (19)结论 (20)致谢 (21)参考文献 (22)1 绪论1.1 纳米ZnO的概述20世纪90年代出现了一门新兴的科技,那就是纳米科学和技术,它已经成为世界材料,物理,化学,生物,力学等等学科方面的研究的热门课题之一。
这种既具不同于原来组成的原子、分子,也不同于宏观的物质的特殊性能构成的材料,即为纳米材料。
纳米材料可分为纳米粉末、纳米纤维、纳米膜、纳米块体、纳米复合材料、纳米结构等。
它是一个覆盖面特别广,学科多样性的交叉的科学性研究方向和产业领域。
2021纳米ZnO的制备方法及其光催化性能范文3
2021纳米ZnO的制备方法及其光催化性能范文 0引言 纳米氧化锌(ZnO)是一种面向 21 世纪的半导体材料,在陶瓷、化工医药、生物等领域得到了广泛的使用。
纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围(1~100 nm)。
当氧化锌的尺寸在纳米尺度范围时,就具有了普通氧化锌所不具有的量子尺寸效应、量子隧道效应、表面效应以及体积效应等,比普通氧化锌表现出更优良的性质,如非迁移性、荧光性、压电性、吸收和散射紫外线能力等,因此被广泛应用于气体传感、催化、能源、光电材料等领域。
半导体金属氧化物在水中接受光照后,能够在其表面生成高活性的氢氧自由基,氧化有机物使其降解。
ZnO 是一种宽禁带II- VI 族化合物半导体光催化材料,其禁带宽度为3.37 eV,在波长 <387 nm 的紫外光照射下,可产生光致电子 - 空穴对,表现出良好的光催化特性,因此采用纳米氧化锌降解有机物应用于污染治理具有很好的应用前景。
1纳米氧化锌的制备方法 纳米材料从形态上大致有纳米粉末、纳米纤维、纳米膜和纳米晶4 类,对纳米氧化锌研究较多的是纳米粉末和纳米膜,制备方法主要分为物理法与化学法。
1.1物理法 物理法是指采用球磨、喷雾等力学过程或光、电技术使材料细化到纳米尺度的制备方法。
用来制备纳米ZnO 的物理方法有机械粉碎法、深度塑性变形法制备纳米粉体,磁控溅射、分子束外延(MBE) 、脉冲激光沉积 (PLD)等制备 ZnO 薄膜。
1.1.1物理法制备纳米 ZnO 粉体 1.1 .1 .1 机械粉碎法 机械粉碎法是采用球磨或超声波粉碎、冲击波粉碎、电点火花爆炸等技术,将普通级别的氧化锌粉碎至纳米量级。
该方法可以制得100 nm氧化锌,一般很难达到1~100 nm 量级。
利用该法制备纳米氧化锌具有成本低、能耗小等优点,但是存在产品的粒径分布范围较宽、容易引入杂质等缺点,所以很少应用。
1.1 .1 .2 深度塑性变形法 深度塑性变形法是通过深度塑性形变使原材料内部产生均匀分布的超细晶粒从而制备纳米氧化锌的方法,主要有累计轧合法、等通道挤压法、高压扭转法等。
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纳米ZnO的制备方法目录1 绪论 (1)1.1 纳米ZnO的概述 (1)1.1.1 纳米ZnO (1)1.1.2 纳米ZnO功能 (1)1.1.3 纳米ZnO的主要用途 (3)1.2 制备纳米ZnO的方法,以及概述 (4)1.2.1 固相法 (5)1.2.2 气相法 (5)1.2.3 液相法 (6)1.3 沉淀法制备纳米ZnO (8)1.3.1 沉淀法 (8)1.3.2 沉淀法原理 (9)1.3.3 沉淀法制备纳米ZnO过程出现的问题 (9)1.4 本课题研究的内容和意义 (9)2 实验部分 (11)2.1 实验材料,实验仪器设备以及试剂 (11)2.1.1 实验仪器设备 (11)2.1.2 实验试剂 (11)2.2 纳米ZnO的制备方法 (11)2.2.1 制备纳米ZnO中间沉淀物 (12)2.2.2 沉淀产物的过滤、洗涤 (15)2.2.3 沉淀物的焙烧 (15)2.2.4 沉淀物的煅烧、研磨 (16)3 实验结果分析与讨论 (17)3.1 各个因素对实验中生产中间沉淀物的影响 (17)3.1.1 ZnSO4.7H2O的加入量对中间产物产率的影响 (17)3.1.2 确定最佳的氨水加入量 (18)3.1.3 温度以及搅拌速率对实验的影响 (18)3.1.3最佳的反应条件 (19)3.1.4 中间产物的过滤和洗涤 (20)3.1.5 中间沉淀物的焙烧 (20)3.1.6 煅烧的最佳时间 (20)结论 (21)致谢 (22)参考文献 (23)1 绪论1.1 纳米ZnO的概述20世纪90年代出现了一门新兴的科技,那就是纳米科学和技术,它已经成为世界材料,物理,化学,生物,力学等等学科方面的研究的热门课题之一。
这种既具不同于原来组成的原子、分子,也不同于宏观的物质的特殊性能构成的材料,即为纳米材料。
纳米材料可分为纳米粉末、纳米纤维、纳米膜、纳米块体、纳米复合材料、纳米结构等。
它是一个覆盖面特别广,学科多样性的交叉的科学性研究方向和产业领域。
纳米是一个长度单位,1m的十亿分之一等于1nm。
当物质到纳米尺度以后,大约是在1—100nm这个范围空间,物质的性能就会发生突变,出现特殊性能。
如果仅仅是尺度达到纳米,而没有特殊性能的材料,也不能叫纳米材料。
纳米材料的研究领域从原子团到大块材料,包括生物材料、无机材料、有机材料、以及金属材料等。
1.1.1 纳米ZnO纳米ZnO又称活性ZnO,一种面向21世纪的新型高功能精细无机产品。
因为它的特殊的尺寸有了特殊的功能。
其颗粒大小约在1—100nm。
表现出许多特殊的性质,如非迁移性、吸收、荧光性、散射紫外线能力和压电性等,通过应用它在光、电、磁等方面的性能,可制造紫外线遮蔽材料、变阻器、高效催化剂、气体传感器、塑料薄膜、荧光体、压电材料、压敏电阻、图像记录材料、和磁性材料等[29~30]。
1.1.2 纳米ZnO功能ZnO是一种多功能性的新型无机材料,由于晶粒的细微化,其晶体结构和表面电子结构发生变化,产生了特殊的宏观隧道效应、量子尺寸效应、表面效应和体积效应以及高分散性、高透明度等特点。
近年来发现它在磁学、催化、力学、光学、等方面展现出许多特殊功能,使其在生物、化工、电子、光学、陶瓷、医药等许多领域有重要的应用价值,具有ZnO所无法比较的特殊性和用途。
纳米氧化锌在纺织领域可用于紫外光遮蔽材料、抗菌剂、荧光材料、光催化材料等。
由于纳米氧化锌一系列的优异性和十分诱人的应用前景,因此研发纳米氧化锌已成为许多科技人员关注的焦点[21~27]。
(1)用于催化剂和光催化剂纳米ZnO由于比表面积大、尺寸小、颗粒内部与表面的键态的不同、表面原子配位不全等,导致表面的活性度增多,增大了反应面面积。
根据光敏半导体催化理论和实验发现,纳米ZnO半导体催化性能与其能级结构有关。
纳米ZnO的催化活性和选择性远远大于传统催化剂。
研究表明,如果使用纳米ZnO作为光催化剂的话,那么反应速率可以成百上千的提高并且不引起光的散射。
(2)抗菌作用纳米ZnO无毒、无味,对皮肤无刺激,是皮肤的外用药物,能起到保护、防皱和消炎等作用。
此外对UV A和UVB均有良好的屏蔽作用,纳米ZnO吸收紫外线的能力很强,同时还可以用于化妆品的防晒剂;也可以用于生产抗菌、抗紫外线、防臭的纤维。
通过纳米ZnO的定量杀菌试验表明了在5 分钟内,在纳米ZnO的质量分数为1%时,大肠杆菌的杀菌率为99.93%,金黄色葡萄球菌的杀菌率为98.86%。
由此可见其杀菌的效果。
同时紫外线对纳米ZnO能产生一些化学反应,在紫外线的照射下,在水和空气中能分解出能自由移动的带负电的电子,而且同时留下带正电的空穴,它可以激活空气中的氧气,使其变成活性的氧原子,它具有极强的化学活性,并且能与大多数有机物发生氧化反应,包括细菌体内的有机物,所以能杀死大多数病菌和病毒。
(3)陶瓷工业纳米氧化锌的比表面积大,体积小,粒度较均匀,在陶瓷业可以直接利用,陶瓷工业在ZnO作为白色颜料方面使用的比较广泛,将纳米ZnO添加到陶瓷中,不仅可以使陶瓷制品烧结温度降低400℃到600℃,而且烧成品出现了“镜面效应”,是陶瓷表面更加光滑如鲜,颇有观赏性。
还有能它降低烧结陶瓷的温度,能耗降低,并且制作工序简单易行,极大地提高产品的产量和质量。
(4)玻璃工业普通ZnO同样有着吸收紫外线的功能,但是却不能透过可见光,所以不能用于玻璃工业。
但是纳米化得ZnO确是同时能办到既能吸收大于95%紫外线又能透过大于85%的可见光。
因此家用玻璃,汽车玻璃以及建筑用的玻璃对此确是不能缺少的。
在纳米ZnO屏蔽紫外线的同时,还可以杀菌,也是自洁玻璃。
还有就是它也可以用于制造眼镜片。
(5)石油工业纳米ZnO是精脱硫催化剂的基本原料,而甲醇生产、大型尿素以及石油、天然气冶炼和其它化工产品都需要脱硫,因此对于这些物质来说纳米ZnO的需求量相当的大[28]。
(6)纺织工业和日化工业粒径小于40nm的纳米ZnO对紫外线具有优异的遮蔽效果。
随着臭氧层的破坏,紫外线加剧了对生物的伤害,防止紫外线的入侵已成为人类一项迫不及待的需求。
经过调查,市场纳米ZnO的需求量很大,我国已能独立生产。
日本仓螺公司将纳米ZnO掺入异形截面的聚酯纤维或长丝中,开发震惊世界的兼具消毒,抗菌,除臭的防紫外线纤维。
1.1.3 纳米ZnO的主要用途(1)橡胶工业纳米ZnO的最广泛的用处之一就是橡胶工业。
纳米氧化锌具有疏松多孔、颗粒微小、分散性好、流动性好、比表面积大等物理化学特性。
目前,普通的ZnO 已经逐渐被纳米ZnO所代替。
经查取可知活性ZnO的比表面积大于8m2/g。
以至于活性ZnO的用量较ZnO的降至原用量的1/2到1/3,并且性能较普通的ZnO优良,而纳米ZnO的比表面积大于50m2/g,相对于活性ZnO更强,取代普通ZnO,其用量只有1/20左右。
因此,与橡胶的亲和性好,熔炼时易分散,扯断变形小、弹性好、胶料生热低,改善了物理性能和材料工艺性能。
纳米氧化锌可用于制造高速耐磨的橡胶制品,如飞机轮胎、轿车用的子午线胎等。
纳米氧化锌作为优良的橡胶硫化促进剂,可应用于橡胶行业,使橡胶用量减少3至7成。
应用纳米ZnO的优点有: 1)防止老化2)抗摩擦着火3)使用寿命长4)耐磨性强(2)纳米ZnO的抗菌性纳米ZnO在紫外线照射下,能与大多数有机物(包括细菌)发生氧化反应,具有极强的化学活性,从而杀死大多数病毒和病菌。
在粉末粒径为光波长的1 / 2 时最大时,金属氧化物粉末对光线的遮蔽能力最强。
与此同时,在整个紫外光区(200—400nm),纳米ZnO对光的吸收能力比TiO2强。
而同时纳米ZnO吸收紫外线的能力毋庸置疑,对中波紫外线(中波280nm—320nm)和长波紫外线(长波320nm—400nm)都有良好的屏蔽的作用。
大多数抗菌物质是有机物质,它们广泛用于洗涤剂、食品、化妆品中和纺织品。
但它们存在着安全性较差、耐热性差、易分解产生有害物易挥发等缺点,为克服这些缺点人们积极开发研究了一些无机抗菌剂,纳米ZnO就是其中之一。
纳米ZnO由于比表面积大、尺寸小,颗粒内部与表面键态的不同。
由于纳米ZnO表面原子不全等的配位,加大了反应接触面,导致纳米ZnO表面的活性位置增多。
因此,纳米ZnO催化剂的活性和选择性都远远大于其传统催化剂,催化速度是普通ZnO的100—1000倍,这大大增加了ZnO吸附污染物的能力。
从而提高了光催化降解有机物的能力。
当纳米ZnO粉体作为光催化剂时可使污水中的Cr6+还原成Cr3+,从而形成Cr(OH)3可用于污水处理,对环境污染治理有积极的作用。
由于抗菌剂在在使用时在产品中要达到一定的量,故选择纳米ZnO作为抗菌剂有以下优点:1)抗菌能力强,抗菌范围广。
2)持效久,耐洗涤冲刷,还耐光,耐热。
3)热稳定性好,价格便宜,来源广,不变色,不易挥发。
就禁带宽度而言,ZnO是一种适合的可以替代TiO2的光催化剂,并且ZnO 廉价、无毒、对环境中多种难降解的有机污染物都有很好的光催化去除效果。
1.2 纳米ZnO的制备方法纳米ZnO的制备方法随着对纳米Zno性能研究的深入应运而生,概括起来一般可分为物理方法和化学方法[3~7]。
物理方法又叫粉碎法,或者机械法。
将普通级别的氧化锌通过特殊的粉碎技术粉碎至超细。
化学方法又叫造粒法,是在一定的条件下,通过原子或分子的成核、生长或化合凝聚成具有一定形状和尺寸的粒子。
其中化学方法研究的比较多。
化学方法又可分为气相法、固相法和液相法。
气相法分为:化学气相氧化法、激光诱导化学气相沉淀法、喷雾热解法等等。
液相法分为:直接沉积法、均匀沉积法、水热法、微乳液法、溶胶一凝胶法、模板法和醇盐水解法等1.2.1 固相法[1]固相合成法也称为固相化学反应法,是近几年来刚刚发展起来的、一种廉价而又简便的新方法。
所谓固相法是指将金属盐或者金属氧化物按配方充分混合,经研磨、煅烧使其发生扩散而发生固相反应,直接得到或着再研磨得到超细粉。
通过查阅资料:俞建群等利用低热固相配位化学反应的方法合成纳米ZnO。
他们以二水合醋酸锌和草酸为原料,以其摩尔比为1:l的量于研钵中,充分研磨30min 左右,然后再将固相产物放置于烘箱中真空干燥4h,温度为70℃。
操作完毕后得到前驱体ZnC2O4·2H2O,将前驱体置于马沸炉中加热到其分解温度460℃,保持2h,即得纳米ZnO。
该法克服了传统湿法存在团聚现象等缺点,同时反应具有产率高,反应条件,无需溶剂易掌握等优点,是一种简单可行的方法。
工业生产前景乐观,但是反应往往进行得不完全或过程中易出现液化等现象。
1.2.2 气相法[2]目前生产纳米材料的最有效方法之一就是气相法。
所谓气相法就是以气体为原料,先在气相中通过化学反应形成物质的基本粒子,再经过成核,生长两个阶段生成薄膜、粒子和晶体材料。