水热法制备纳米氧化锌及其光催化性质的研究
纳米氧化锌的制备、表征和光催化性能分析
液） 的紫外 一 见吸 收光谱 图 ， ５为纳 米 Ｚ （ 存 在 下经 太 阳 可 图 ｎ） 光２ ｈ光 催化 降解 后 的甲基橙 溶液 紫外一 可见 吸收 光谱 图 。
２ ４ 光 致发 光 （ Ｌ） ． Ｐ 光谱
为 了探 讨 纳米 Ｚ Ｏ粒 子光 催化 的动 ， ｎ 分别 测量 了纳 米 氧化 锌 （ 、 Ｎ） 商品 Ｚ （（ 的激 发 光 谱 。图 ６是 Ｎ 的 光敛 发 ｎ ）ｃ） 光 （ Ｉ 谱 ， 中 ３个 主峰分 别 是 紫色 发光 峰 （ ９ ． ６ ｍ） 较 Ｐ ） 图 ３３ ５ｎ 、 强 的蓝 色可 见发光 峰 （ ４ ． ５ ｍ， ４ ５ ５ ｎ 该主 峰 有一 个伴 峰 ） 一 个 、 次 强的绿 色 发光峰 （ ６ ． ４ ｍ， 主 峰两侧 有多 个伴 峰 ） ４ ７５ ｎ 该 。前 两个 峰 属于带 边 自由激 子发 光 ， 一个 峰 可能 为 束缚 激 子 发 第 －
Ｗ ＡＮＧ ｉｌ ｎ Ｊｕ ｉ ｇ ａ
（ Ｒｅ ｌ ｇ ｆ ｎ ｈ ｎ Ｕｎｖ ｒ ｉ Ｉｉ ｎＣｏｌ ｅｏ ｅ Ｙａ ｓ ａ ｉｅｓｔ ｙ，Ｑｉｈ ａ ｇ ａ ６ ０ ４ ｎ ｕ ｎ ｄ ｏ０ ６ ０ ）
Ａｂ ｔａ ｔ ｓｒ ｃ Ｎａ ｏ Ｚ Ｏ ｙ ｔ ｅ ｉｅ ｙ ｔ ｅｍ ｅ ｈ ｄ ｏ ｎ ｆ ｒ ｐ ｅ ｉ ｉ ｔ ｎ ｉ ｉ ｈ ｐ ｆｓ ｈ ｒ Ｆ ｓｍｉ ｒｏ ｅ ， ｎ ｎ ｓ ｎ ｈ ｓ ｄ ｂ ｈ ｔ ｏ ｆｕ ｉ ｍ ｒ ｃ ｐ ｔ ｉ ｓ ｎ ｓ ａ ｅ ｏ ｐ ｅ ｅ Ｏ ｉ ｌ ｎ ｓ ｚ ｏ ａ ｏ ａ
关 键 词 纳米材料 氧化锌 制备技术 光催化剂 催化特性 中 图分 类号 ： ４ ． ０６３ ３ 文献标识码 ： Ａ
Ｐｒ ｐａ ａ ｉ ｎ ａ ｅ ｒ ｔｏ ｎｄ Ｃｈａ ａ ｔ ｒ ｚ ｔ０ ｆ Ｎａ ｏ ＺｎＯ ｎｄ Ｉ ｓ Ａｎａ ｙ ｉ ｒ ｃ ｅ ｉａ ｉ ｎ ｏ ｎ ａ ｔ ｌｓｓ ｏ ｏ ｏ ｃ ｔ ｌ ｔｃ Ｐｒ ｐｅ ｔｅ ｆＰｈ ｔ ’ ａ ａ ｙ ｉ ｏ ｒ ｉ ｓ
水热法制备ZnO纳米结构及其应用
水热法制备ZnO纳米结构及其应用摘要纳米结构的ZnO由于具有优异的光、电、磁、声等性能，已经成为光电、化学、催化、压电等领域中聚焦的研究热点之一。
不同纳米结构的ZnO其制备方法多种多样，本文着重综述了水热法制备ZnO纳米结构，并探讨了ZnO纳米结构的生长机理和调控，同时展望了ZnO纳米结构在各领域中的最新应用。
关键词ZnO纳米结构水热法生长机理生长调控应用引言氧化锌是一种宽禁带直接半导体材料，室温下其禁带宽度为3.37 eV，激子束缚能为60 meV，可以实现室温下的激子发射，产生近紫外的短波发光，被用来制备光电器件，如紫外探测器、紫外激光器等。
另外ZnO还具有很好的导电、导热和化学稳定性能，在太阳能电池、传感器和光催化方面有广泛的应用前景。
因此成为国际上半导体材料研究的热点之一。
而一维半导体材料更由于其独特的物理特性及在光电子器件方面的巨大潜力，备受人们的关注[1, 2]。
将纳米ZnO用于电致发光器件中对提高器件性能很有帮助[3]。
在基底上高度有序生长的ZnO 纳米结构可制作短波激光器[2]和Graetzel太阳能电池电极[4]，成为人们的研究热点。
目前国内外研究者已成功地合成了多种ZnO纳米结构：Huang等[5]制备出的ZnO纳米铅笔状结构具有尖端和高的比表面积，有望用于场发射微电子器件方面；杨培东[6]、Shingo Hirano[7]小组分别用气相传输法和水热法合成的ZnO纳米线阵列表现出室温紫外激光发射行为，可用来制备紫外纳米激光器；张立德[8]研究小组用简单的热蒸发方法得到了一种ZnO纳米薄片状结构，可用于纳米传感器方面。
另外，研究者还制备出ZnO纳米环、纳米带、纳米花和多足状等结构。
合成ZnO纳米结构的方法多种多样，主要有气相沉积法、模板法及催化助溶法、电化学法，其它还有诸如沉淀法、溶胶-凝胶法、多羟基化合物水解法等。
近年来水热法制备ZnO纳米结构成为了研究者关注的热点，与其它方法相比，水热法具有设备简单，反应条件温和，可大面积成膜，工艺可控等优点。
氧化锌纳米棒微球的水热制备及其气敏性质研究
提 高 了 氧化 锌 纳 米 棒 微 球 在 酒 精 和 汽 油 之 间 的选 择 性 。 关 键 词 ： 化 锌 纳 米 棒 微 球 ； 热 法 ； 掺 杂 ； 敏 性 质 氧 水 镍 气 中 圈分 类 号 ： Ｂ ８ ； Ｐ １ ． Ｔ ３３ Ｔ ２２２ 文献 标 识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：１０ —３ １ ２ ０ ） ２０ ０ —４ ０ １４ ８ （０ ７ ０ —０ ３０
了解决 氧化性 气 体和 还原 性气 体 （ ｘ和 Ｃ 同时作 ＮＯ Ｏ） 用， 所产 生 的 双 重 响 应 问 题 ， ．Ｐｊｌ Ｃ ｉ ａ 人 在 Ｓ Ｏ。 ｏ ｔ等 ｎ
薄 膜上 覆 盖 了一 层铑 金属 薄膜 ， 得 了很好 的效 果［ 。 取 ７ ］
杨 洪伟 。王 迎春 曹 传 宝 何 永清 。 ， ， ，
（ １北 京理 工 大学 材料 科学 与工 程 学 院 ， 北京 １ ０ ８ ； ０ ０ １
２中国人 民解 放军 ９ ４ １ 队 ， ６１ 部 陕西 宝鸡 ７ １ ０ ） ２ ０ ６
Ｙ Ａ Ｎ Ｇ ｏ ｇ ｗ ｅ ， Ｈ ｎ— ｉ
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氧 化 锌 纳 米 棒 微 球 的 水 热 制 备 及 其 气 敏 性 质 研 究
３
氧 化 锌 纳 米 棒 微 球 的 水 热 制 备 及 其 气 敏 性 质 研 究
Ｈ ｙ ｏ ｔ ｒ ａ ｄｒ —ｈｅ ｍ ｌＳｙｎ ｈｅ ｉ ｎｄ Ｇ ａ ｎｓｎ ｏ ｅ ｔｅ ｆ ｔ ｓｓａ ｓ Ｓｅ ｉ ｇ Ｐｒ ｐ ｒｉ ｓｏ Ｚｉ ｘ ｄ ａ ｒ ｄｓｍ ｉｒ ｓ ｈｅ ｅ ｎｃＯ ｉ ｅ Ｎ ｎｏ ｏ — ｃ ｏ ｐ ｒ ｓ
纳米氧化锌的制备与光催化性能的研究
分 析天平 ， Ｘ ４ ０ Ｓ型 ， Ｕ －２ ０ 岛津 国际 贸 易上 海有
限公 司 ； 式 电 阻炉 ，Ｘ －— 北 京 电炉 厂 ； 外 箱 Ｓ ２４１ ０， 紫
毒 、 味 ， 分解 、 变 质 、 定 性 好 ， 皮 肤 无 刺 无 不 不 稳 对
析， 结果 表 明 ， 同 焙 烧 温 度 下 得 到 的 纳 米 氧 化 锌 均 为 六 不 方 晶 系的 纤 锌 矿 结 构 ， 均 粒 径 大 小 在 １ ５ ｎ 样 品颗 平 ０～ ５ ｍ。
粒 形 状 基 本 上 为 球 形 ， 品颗 粒 大 小 比 较 均 匀 。 以 甲基 橙 样 溶 液 为 模 拟 污 染 物 对 纳 米 Ｚ Ｏ 的 光 催 化 性 能进 行 了研 究 ， ｎ 结 果 表 明 ， 烧 温度 对 纳 米 氧 化 锌 的光 催 化 性 能 有 一 定 影 焙
照射 ， 在水 和空气 （ 氧气 ） ， 自行 分解 出 自由移 中 能
动 的带 负 电 的 电子 （ 一 ， 时 留 下带 正 电 的空 穴 ｅ） 同 （ 。这种 空 穴可 以将 空 气 中的 氧 变 成 活性 氧 ， Ｈ） 有 极 强 的化 学活性 ， 与大 多数有 机物 发生 氧化 反 能 应 （ 括细 菌 类 的有 机 物 ） 从 而 可 以 把 大 多数 的 包 ， 病菌 和 病 毒 杀 死 ¨ 。此 外 ， 米 氧 化 锌 材 料 无 纳
第２ ０卷
第 ２期
北 京 印 刷 学 院 学 报
Ｊｕ ｎ ｌ ｆＢ ｉｎ ｎｔ ｕｅｏ ａ ｈｃＣ ｍｍｕ ｉａｉｎ ｏ ｒａ ｅｊ ｇＩｓｉ ｔ ｆＧｒｐ ｉ ｏ ｏ ｉ ｔ ｎｃｔ ｏ
２１ ０ ２年 ４月
Ａｐ ．２０１制 备 与 光 催 化 性 能 的 研 究
纳米氧化锌的制备实验报告
纳米ZnO2的制备实验报告班级：应091-4组号：第九组指导老师：翁永根老师成员：任晓洁 2邵凯 2孙希静 2【实验目的】1.了解纳米氧化锌的基本性质及主要应用2.通过本实验掌握纳米氧化锌的制备方法3.对于纳米氧化锌的常见产品掌握制备原理和方法，并学会制备简易产品。
4.通过本实验复习并掌握EDTA溶液的配制和标定，掌握配位滴定的原理，方法，基准物质的选择依据以及指示剂的选择和pH的控制。
5.掌握基础常用的缓冲溶液的配制方法和原理。
6.加深对实验技能的掌握及提高查阅文献资料的能力。
【实验原理】1. 超细氧化锌是一种近年来发展的新型高功能无机产品，晶体为六方结构，其颗粒大小约在1～100纳米。
纳米氧化锌由于颗粒小、比表面积大而具有许多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特殊的性质，呈现表面效应、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。
纳米氧化锌一系列的优异性和十分诱人的应用前景。
2. 纳米氧化锌的制备方法主要有：水热法，均相沉淀法，溶胶一凝胶法，微乳液法，直接沉淀法3. 本工艺是将锌焙砂（主要成份是ZnO，主要伴生元素及杂质为铁，铜，铅，镍，铬，镍，此外，还含有其它微量杂质，因而用锌焙砂直接酸浸湿法生产活性氧化锌，必须利用合理的酸浸及除杂工艺，分离铅，脱铁、锰，除钙、镁等重金属）与硫酸反应，生产出粗制硫酸锌，加高锰酸钾、锌粉等，经过提纯得到精制硫酸锌溶液后，再经碳化母液沉淀，制得碱式碳酸锌，最后经烘干，煅烧制成活性氧化锌成品。
4. 氧化锌含量的测定采用配位滴定法测定，用NH3-NH4Cl缓冲溶液控制溶液pH≈10,以铬黑T为指示剂，用EDTA标准溶液进行滴定，其主要反应如下：在氨性溶液中：Zn2++4NH3⇋Zn(NH3)42+加入EBT（铬黑T）时：Zn(NH3)42++EBT（蓝色）⇋Zn-EBT（酒红色）+4NH3滴定开始-计量点前：Zn(NH3)42++EDTA⇋Zn-EDTA+4NH3计量点时：Zn-EBT（酒红色）+EDTA⇋Zn-EDTA+EBT（蓝色）5.活性ZnO的应用：因为活性ZnO具有抗菌，除臭以及除异味等多种作用，本实验制备系列产品，看是否具有除异味的功效，在活性氧化锌中掺杂一定量的银，对常见皮肤病有一定的治疗功效，制备治疗脚气的产品。
纳米氧化锌的制备与光催化性能的研究
摘 要： 氧化锌是一种高效、无毒性、价格低廉的重要光催
化剂。以乙酸锌和草酸为原料，采用溶胶-凝胶法制备纳米
ZnO。采用 XRD、SEM 对纳米 ZnO 的结构和形貌进行了分
析，结果表明，不 同 焙 烧 温 度 下 得 到 的 纳 米 氧 化 锌 均 为 六
方晶系的纤锌矿结构，平均粒径大小在 10 ～ 55nm。样品颗
图 2 350℃样品 SEM 扫描图
图 3 450℃样品 SEM 扫描图
从图 2 和图 3 可以看出，样品颗粒形状基本
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北京印刷学院学报
2012 年
上为球形，颗粒大小比较均匀，在空间上颗粒之间 有序分布。 2. 3 焙烧温度对纳米 ZnO 光催化性能的影响
以浓度为 20mg / L 的甲基橙溶液为模拟污染 物，改 变 焙 烧 温 度 （ 温 度 分 别 为 350℃ 、450℃ 、 550℃ 、650℃ 、750℃ ） 制备的纳米 ZnO，考察在光照 40min 时，焙烧温度对纳米氧化锌光催化降解甲基 橙效果的影响。如图 4 所示。
第 20 卷 第 2 期 Vol. 20 No. 2
北京印刷学院学报 Journal of Beijing Institute of Graphic Communication
2012 年 4 月 Apr. 2012
纳米氧化锌的制备与光催化性能的研究
姚 超，李福芸，龙辰宇，杨丽珍
（ 北京印刷学院，北京 102600）
D = （ A1 － At） / A1 式中，D 为降解率； A1 为甲基橙溶液初始浓度 对应的吸光值； At 代表 t 时刻甲基橙溶液浓度对应 的吸光值。
图 1 纳米氧化锌进行焙烧处理的 X 射线衍射
表 1 焙烧温度与样品颗粒粒径
界面成核-水热法制备纳米氧化锌及光吸收特性
李 彦生 等 ：界面 成 核一 水热 法 制 各纳 米 氧化 锌 及 光 吸 收特 性
界 面成核 一 水热法 制备纳 米氧 化锌及 光 吸收特 性 水
李彦生 ，王 莹，李 准
（ 大连交通 大学 环 境与化 学工程 学院 ，辽 宁 大连 １６ ２ ） １０ ８ 摘 要 ： 以 自制 的锌 型 阳 离子 交换 树脂 与饱 和 氢氧化
寸和形貌 并进行 能谱分析 。 用 Ｄ８ ＤＶ ＮＣ 采 Ａ Ａ Ｅ型 Ｘ射 线 衍射光谱 测定 产物 的晶型 。利 用 Ｕ －１２ Ｐ Ｓ型紫 Ｖ２０ Ｃ 外． 见分光光 度计对 纳米 Ｚ Ｏ 进行紫 外可见 吸光度 的 可 ｎ
测定 。
法有 很 多， 比如 化学气 相沉积 法【、喷雾热解 法【、溶 ２ 】 引 胶． 凝胶法 、高分子 模板法 、脉冲激光 消融沉积 法【 引 、
为 ３ ｈ制备 了粒径小 ，分布窄的纳米氧化锌 。江锦 春 ～５ 副 利用微波水热法 ，以氢氧化锌 为前 驱物 （ 胶体 己充 分
洗涤） ，研 究了反应温 度 、反应 时 间和 溶液 中的 ｐ Ｈ值 等
条件对 氧化锌微 晶的晶粒大 小和 形貌的影响 ，并初步探 讨 了其可 能的生长机 理 。陶新永等 【 ９ 采用 Ｐ Ｇ 辅助水热 Ｅ 法合成 了 Ｚ Ｏ 纳米棒 ，Ｘ Ｄ 显 Ｔ Ｍ 和 Ｓ Ｅ 研究 了纳米棒 的 ｎ Ｅ ＡＤ 形貌和 生长机制 。可见辅助 合成是水热法研 究的前 沿。
本 工作 以阳离子 交换树 脂为构 晶核心 离子络合剂（ 固 态） ，制备纳米氧化锌前驱体 ，在 生成沉淀的 同时将干扰 离子交换到树脂上， 解决 了以往沉淀法干扰离子洗脱 困难 的 问题 ，而后 采用水热法制 备纳米氧 化锌 。该方法 巧妙 地利用 了离子 交换树脂 的结构特 点，并结合 了水热法 的 优点【 制备纳米氧化锌 ，并对其生成机理进行 了探讨 。 ｌ 州
试分析纳米氧化锌的制备及其光催化性能
试分析纳米氧化锌的制备及其光催化性能摘要：纳米氧化锌是一种面向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。
近年来，纳米氧化锌不断得到重视，对于纳米氧化锌的研究也逐渐增多，并且在试验中制备了不同结构的氧化锌材料，并研究了纳米氧化锌的性能。
纳米氧化锌的重要作用使得对于纳米氧化锌的研究具有了非常重要的现实意义。
本文将主要分析纳米氧化锌的特性、性质、应用和制备办法，以及它的光催化性能。
关键词：纳米氧化锌制备催化性能纳米氧化锌由于具有粒径小、比表面积大的特点，具有宏观物体所不具有的量子尺寸效应、表面效应以及体积效应等。
近年来，随着研究人员对纳米氧化锌的研究日益加深，发现纳米氧化锌在磁学、光学和力学等方面具有特殊的功能，其应用价值也不断得到重视和体现。
纳米氧化锌的制备成为当前科研工作的热门话题，也关系着纳米氧化锌能否用于治理环境污染。
因此，开展纳米氧化锌的制备以及催光性能的研究有十分重要的意义。
1 纳米材料的特性1.1 表面效应表面效应是指纳米材料性质上发生的变化，它是由表面原子和总原子数之比随着粒径的变化而引起的。
一般说来，当粒径减小时，表面原子的数量会快速增加，并且会随着粒径的减小，表面的原子会越多。
表面原子的悬空键增多，具有不饱和的性质，化学性能强，容易和其他原子相结合。
随着表面能的增加，表面原子数增多，表面原子和总原子数之比不断增大，“表面效应”便相继产生。
1.2 体积效应纳米粒子的尺寸和德布罗意波长相比，相似或者较小的时候，会破坏粒子周期性的边界条件，粒子的磁性、内压、热阻、熔点等发生了改变，这就是所谓的体积效应。
1.3 小尺寸效应超微细粒的尺寸和光波波长、德布罗意波长以及透射深度等相比，尺寸相似或者较小，边界条件就会被破坏，导致非晶态粒子的表面原子密度变小，造成声、光、电、热等性能发生改变，这就是所谓的小尺寸效应。
2 纳米氧化锌的制备方法纳米氧化锌的制作方法有多种，主要是分为物理法和化学法。
纳米氧化锌的制备及其光学性能分析
纳米氧化锌的制备及其光学性能分析纳米氧化锌是一种重要的半导体材料，在光电器件领域有广泛应用。
本文将介绍纳米氧化锌的制备方法和其光学性能分析。
一、纳米氧化锌的制备方法制备纳米氧化锌的方法有很多，常见的包括热分解法、水热法、溶胶-凝胶法、氢氧化物沉淀法、电沉积法等。
其中，热分解法和水热法是最常用的制备方法之一。
以热分解法为例，其制备过程如下：将预先制备好的锌酸盐溶液在惰性气体保护下加热至特定温度，同时加入还原剂，如聚乙二醇、葡萄糖等，使溶液中的锌酸盐得以还原成锌离子。
然后，将溶液静置，等到溶液中出现白色沉淀，即为纳米氧化锌。
水热法的制备过程较为简单，将锌盐和碱溶液反应得到氢氧化锌胶体，通过控制溶液中的pH值和温度，使氢氧化锌胶体自组装成纳米颗粒。
二、纳米氧化锌的光学性能分析纳米氧化锌具有较好的光学特性，其可见光透过率高达90%以上，而紫外光吸收强烈，且可通过调整纳米颗粒的尺寸和形态来调控其光学性能。
纳米颗粒的尺寸大小对光学性能具有重要影响，小尺寸的纳米颗粒对紫外光的吸收较强，而大尺寸的纳米颗粒在可见光范围内的透明度会有一定的影响。
因此，制备纳米氧化锌时需要控制纳米颗粒的尺寸和分布。
除了尺寸大小，形态也是影响纳米氧化锌光学性能的因素之一。
不同的形态会导致吸收谱和透明度不同。
例如，纳米棒状氧化锌较纳米球形氧化锌在紫外光区域有更强的吸收。
此外，掺杂纳米氧化锌也是提高其光学性能的一种途径。
掺杂金属离子或其他材料能够调整纳米氧化锌的带隙，提高其光催化性能和荧光性能等。
总之，纳米氧化锌是一种重要的半导体材料，其制备方法和光学性能分析对其在光电器件领域的应用具有重要意义。
在未来的研究中，还需要进一步深入探究其性质和应用，为光电器件的发展做出更大的贡献。
纳米氧化锌作为光催化剂的研究
纳米氧化锌作为光催化剂的研究引言：光催化技术是一种高效、环保的废水处理方法，它利用光照下催化剂对有机污染物进行氧化降解。
纳米氧化锌是一种常用的光催化剂，其光催化性能强、稳定性好，因此在染料降解、水分解、CO2还原等领域得到广泛应用。
本文将从氧化锌的制备、光催化机理、性能提升等方面总结纳米氧化锌作为光催化剂的研究进展。
一、氧化锌的制备方法目前常用的氧化锌制备方法主要有溶液法、沉淀法、水热法、气相法等。
其中溶液法是最常用的方法之一，通过控制反应条件如温度、pH值、反应时间等来控制氧化锌的形貌和粒径。
水热法制备氧化锌具有简便、低成本的特点，在低温下可以得到纯相的纳米氧化锌。
沉淀法通过添加沉淀剂将产生的氧化锌沉淀下来，制备出纳米氧化锌颗粒。
二、纳米氧化锌的光催化机理纳米氧化锌的光催化机理主要通过光激发产生的电子空穴对实现。
当纳米氧化锌吸收光能激发产生电子和空穴时，它们会迁移到表面活性中心，参与氧化还原反应。
其中电子参与还原反应，而空穴参与氧化反应。
纳米氧化锌的禁带宽度较窄，能够吸收可见光和紫外光，因此在光催化中具有较高的活性。
三、纳米氧化锌的性能提升为了提高纳米氧化锌的光催化性能，研究者采取了多种方法进行功能化修饰。
常见的方法包括：掺杂、复合材料制备、表面修饰等。
掺杂是指将其他金属或非金属元素引入氧化锌晶格中，用于提高纳米氧化锌的光催化活性。
常见的掺杂元素有氮、铜、银等。
复合材料制备是将纳米氧化锌与其他材料结合制备复合催化剂，以提高催化性能。
常见的复合材料有纳米二氧化钛、纳米银等。
表面修饰是指通过改变纳米氧化锌的表面状态来提高光催化性能，如修饰导电材料、有机物等。
四、纳米氧化锌的应用领域纳米氧化锌作为光催化剂在许多领域得到了广泛的应用。
在染料降解领域，纳米氧化锌可以有效降解有机染料，如亚甲基蓝、罗丹明B等。
在水分解领域，纳米氧化锌可以吸光产生的电子用于水分解反应，从而产生氢气。
在CO2还原领域，纳米氧化锌可以将CO2还原为有机物，实现CO2的循环利用。
水热合成ZnO及其光催化性质研究
毕业论文题目水热合成ZnO及其光催化性质研究学院专业班级学生学号指导教师二〇一五年月日摘要本文采用水热法合成氧化锌，将氯化锌溶解后搅拌，加入表面活性剂后再搅拌，最后加入氢氧化钠置于反应釜中在170-200℃下反应，反应完毕后冷却至室温，将产物用蒸馏水离心清洗6次后至于鼓风干燥箱在80℃下干燥后得产物。
实验主要研究反应温度、反应时间、溶剂种类、表面活性剂种类、表面活性剂的加入量、氯化锌的用量等变量对氧化锌形貌的影响，并对制备的氧化锌进行XRD表征。
将生产的氧化锌在高温条件下掺氮，用甲基橙和亚甲基蓝对氧化锌进行光催化测试，用氙灯光源模拟太阳光照后，其在365 nm左右的紫外谱图吸收峰下降明显，说明氧化锌样品在特定波长的光线照射下具有一定的光催化效果结果。
相比较而言，氧化锌对亚甲基蓝的光催化效果比对甲基橙的光催化效果好，掺氮后的氧化锌比未掺氮的对亚甲基蓝的光催化效果更为明显。
关键词：水热法；纳米氧化锌；掺氮；光催化ABSTRACTIn this paper，the synthesis of zinc oxide hydrothermal method. After the dissolution of zinc chloride with stirring，adding a surfactant and then stirring，and finally placed in a reaction vessel was added sodium hydroxide to react at 170-200 ℃.After cooling to room temperature，the product was washed six times with distilled water by centrifugation after completion of the reaction as for blast oven dried to give the product in 80 ℃. We studied the influence of reaction temperature，reaction time，kind of solvent，surfactant type，the amount of surfactant is added，the amount of zinc chloride，zinc oxide and other variables on morphology，and zinc oxide were prepared by XRD analysis.The nitrogen-doped zinc oxide produced at high temperatures with methyl orange and methylene blue on zinc oxide photocatalytic test.After a xenon light source simulated solar illumination in the UV absorption spectrum around 365 nm decreased significantly，indicating zinc oxide sample has a photocatalytic effect results when exposed to light of a specific wavelength.In contrast，methylene blue zinc oxide photocatalytic effect of the photocatalytic effect of methyl orange than good，nitrogen-doped zinc oxide not doped with nitrogen ratio after the methylene blue photocatalytic effect is more obvious.Key words：Hydrothermal；Zinc Oxide；Nitrogen-doped；Photocatalytic目录摘要 (I)ABSTRACT (II)目录 (III)1 前言 .............................................................................................................................. - 1 -1.1 研究背景..................................................................................................................... - 1 -1.1.1 氧化锌的应用............................................................................................................. - 1 -1.2氧化锌的制备.............................................................................................................. - 2 -1.2.1 水热合成法................................................................................................................. - 2 -1.2.2 化学气相沉淀法......................................................................................................... - 2 -1.2.3 溶胶凝胶法................................................................................................................. - 2 -1.2.4 射频控磁溅射法......................................................................................................... - 3 -1.3 水热合成法的优缺点................................................................................................. - 3 -1.4 光催化技术................................................................................................................. - 3 -1.4.1光催化技术现阶段应用.............................................................................................. - 4 -1.4.2影响光催化特性的因素.............................................................................................. - 4 -1.5 国内外研究现状和前景............................................................................................. - 5 -1.6 主要研究内容............................................................................................................. - 5 -2 仪器及试剂 .................................................................................................................. - 7 -2.1 主要仪器..................................................................................................................... - 7 -2.2 主要试剂..................................................................................................................... - 7 -3.实验部分 ....................................................................................................................... - 9 -3.1实验前准备.................................................................................................................. - 9 -3.2 样品的制备................................................................................................................. - 9 -3.2.1氧化锌的制备.............................................................................................................. - 9 -3.2.2 掺氮 ............................................................................................................................ - 9 -3.2.3 甲基橙溶液的配制..................................................................................................... - 9 -3.2.4亚甲基蓝溶液的配制................................................................................................ - 10 -3.3 样品的表征与性质测试........................................................................................... - 10 -3.3.1 ZnO样品的XRD表征............................................................................................. - 10 -3.3.2 ZnO样品的光催化 ................................................................................................ - 10 -4 结果与讨论 ................................................................................................................. - 11 -4.1 不同条件下制得的氧化锌样品的XRD表征 .......................................................... - 11 -4.1.1温度为变量：.............................................................................................................- 11 -4.1.2时间为变量：............................................................................................................ - 12 -4.1.3表面活性剂种类为变量：........................................................................................ - 12 -4.1.4表面活性剂加入量为变量：.................................................................................... - 13 -4.1.5ZnCl2的用量为变量： .............................................................................................. - 13 -4.1.6反应物的用量为变量：............................................................................................ - 14 -4.2 纳米氧化锌的光催化性能....................................................................................... - 14 -4.2.1吸收曲线.................................................................................................................... - 14 -4.2.2纳米氧化锌对甲基橙的光催化................................................................................ - 15 -4.2.3 纳米氧化锌对亚甲基蓝的光催化........................................................................... - 18 -4.2.4掺氮氧化锌作光催化剂的重复利用........................................................................ - 23 -结论 ................................................................................................................................ - 25 -参考文献 .................................................................................................................. - 26 -致谢 ........................................................................................................................ - 27 -1 前言1.1 研究背景ZnO纳米结构材料是一种新型的半导体功能材料，其颗粒直径大小在1-100 nm 之间，常温下的宽带间隙为3.37 eV，具有良好的压电性，较低的介电常数，良好的导热性能和化学稳定性[1]及良好的紫外吸收性能，广泛应用于橡胶、陶瓷、日用化工、涂料等方面，可以用来制造橡胶添加剂、气体传感器、紫外线遮蔽材料、变压器和多种光学装置。
纳米氧化锌的制备与光学性能表征
收稿日期:2004-10-09作者简介:吴莉莉(1976-),女,山东潍坊人,在读博士.E -mail :wllzjb @eyou .com 文章编号:1672-3961(2005)02-0001-04纳米氧化锌的制备与光学性能表征吴莉莉,吕 伟,伦 宁,吴佑实(山东大学 材料科学与工程学院, 山东 济南 250061)摘要:用水热法以十二烷基磺酸钠(SDS )为添加剂制备了氧化锌纳米晶,并通过X -射线衍射(XRD )、高分辨透射电镜(HRTEM )、红外光谱(IR )、紫外-可见吸收光谱(UV )以及光致发光光谱(PL )等测试手段对所得产物形貌和光学性能进行了研究.TE M 结果表明,所得产物为六角纤锌矿型氧化锌,直径约40～60nm ,分散性良好.PL 光谱表明所制备的氧化锌样品在405nm 处有一紫光发射峰,在约604nm 处有一红光发射峰.我们认为405nm 紫光发射是由锌空位引起的,红光的发射则是由氧填隙引起的.关键词:氧化锌;纳米晶;水热法;制备;光致发光中图分类号:O611 文献标识码:APreparation of crystal Zn O nanopowders and characteristics ofoptical propertyWU Li -li , L ¨U Wei , LUN Ning , W U You -shi(School of Materials Science and Engineering , Shandong University , Jinan 250061, China )A bstract :ZnO nanocrystals were prepared by favorable hydrother mal method with sodium dodecyl sulphonate (SDS )as additives .The samples were characterized by X -ray diffraction (XRD ),high -resolution transmission electron microscopy (HRTE M ),infrared absorption spectra (IR ),UV -Visible absorption spectra and photolu -minescence spectra (PL ).HRTE M results show that the nanocr ystals have wurtzite (hexagonal )structure with good cr ystal state .The diameter is about 40-60nm and disperse well .The photoluminesc ence spectrum (PL )mainly show two bands :violet emission at 405nm and red one at 604nm .We think the violet emission is caused by zinc vacancy and the red one is resulted in by oxygen interstitial .Key words :Zinc oxide ;nanocrystal ;hydrothermal method ;preparation ;photoluminescence0 引言在过去的50年里,人们对物质的发光性质进行了大量的研究,其中围绕着寻找新材料做了大量的工作.纳米材料的兴起为寻找新的发光材料开辟了道路.纳米材料与体材料相比,由于颗粒尺寸的减小,比表面积的急剧增加,产生了其相对应体材料所不具备的力、光、电、磁、敏感性等方面的特殊性能.近几年来,纳米氧化锌(ZnO )由于它的电子结构特性和潜在的应用而受到广泛的关注.ZnO 为直接带隙宽禁带半导体材料,室温下禁带宽度为3.37eV ,激子束缚能高达60MeV ,是一种适用于室温或更高温度下的紫外光发射材料.自从1997年发现ZnO 薄 第35卷 第2期 Vol .35 No .2 山 东 大 学 学 报 (工 学 版)JOUR N AL OF SHAND ONG U NIVER SITY (ENGINEER IN G SCIE NCE ) 2005年4月 Apr .2005 膜的紫外光发射后【1】,这种材料迅速成为半导体激光器件研究的热点.ZnO的光学性能是与晶体质量密切相关的,对于纳米氧化锌的研究包括高质量的氧化锌薄膜以及颗粒结构氧化锌粉体的制备和发光性能的研究.虽然已长出高质量的体材料,但费时太长,显然体材料用于器件设计是不适合的,外延薄膜的生长则成本太高,因此寻找高质量的纳米微晶ZnO粉体发光材料是很有必要的.因为ZnO纳米粉体结构较易生长,人们对其制备和发光特性做了大量的工作.Wang【2】等用热氧化法制备了有强紫外光发射的氧化锌粉体,M.Abdullah【3】等以ZnO和聚合物复合并掺杂金属E u,制备了红光发射的纳米氧化锌.目前制备氧化锌纳米粉体的方法已有很多,如均相沉淀法、溶胶-凝胶法、水热法、电弧等离子体法、喷雾热解法、气相沉积法等.本文采用水热法以表面活性剂为添加剂,制备了氧化锌纳米粉体,室温下分别观察到了405nm的紫光发射和604nm的红光发射.1 实验1.1 纳米氧化锌粉体的制备称取1.105g(0.005mol)Zn(Ac)2·2H2O和0.29g(0.007mol)LiOH·H2O分别加热溶解在50ml 无水乙醇中,冷却,搅拌下将50ml LiOH溶液慢慢滴加到Zn(Ac)2溶液中,得到ZnO溶胶,然后将混合溶液加热浓缩至80ml,将所得溶液分成两份转移到带聚四氟内衬的容积为60ml的反应釜中,然后加入10ml0.05mol/l的十二烷基碳酸钠(SDS)溶液,混合均匀.密封.将反应釜放入电子炉内,恒定温度120℃,保持24h,然后取出反应釜,自然冷却至室温后,将产物离心分离得到沉淀,沉淀用去离子水和无水乙醇超声离心清洗数次,得到的产物60℃干燥,最终得到ZnO粉末样品.1.2 纳米氧化锌粉体的性能表征样品的XRD物相分析在Bruker D8-advance X-射线衍射仪上进行(Cu靶Kα中λ=1.54178×10-10m),衍射角范围为20°～70°.以Philips U-Twin Win Tec Nai20高分辨电子显微镜观察晶粒的尺寸和形貌.用Nic olet7900傅立叶红外光谱仪和760 CRT双光束紫外分光光度计测试了产物的红外特征和紫外可见吸收.光致发光光谱(PL)在室温下ENDIN B URGH FLS920荧光光谱仪上进行测定.2 结果与讨论2.1 X-射线衍射(X RD)与透射电镜(TEM)形貌分析图1是在实验条件下得到的XRD衍射图谱.从图1可以看出,产物ZnO具有六角纤锌矿型晶体结构(晶格常数a=0.325nm,c=0.521nm).衍射晶面依次为(100),(002),(101),(102),(110),(103), (200),(112),(201),与体相ZnO标准值(JCPDS card 36-1451)一致.虽然是纳米氧化锌,但衍射峰仍相当尖锐,说明产物结晶程度高.图中没有观察到其它杂质峰的存在.图1 氧化锌纳米晶的X-射线衍射谱图Fig.1 The XRD pattern of ZnO nanocrystals将所制备ZnO粉体样品少量置于无水乙醇中,超声分散后取样,在透射电镜下观察,其粒子形貌如图2所示.图2为不同放大倍数ZnO透射电镜照片.图2a～2d显示,用此水热法制备的ZnO粉体晶粒尺寸在40～60nm之间,粒径大小均匀,分散性良好,颗粒形状基本上为短柱状或六角形,说明氧化锌粒子的晶格完整性较好.从图2e傅立叶转换电子衍射图知,每个纳米颗粒为单晶结构,而且晶形完整,具有六角纤锌矿结构.图2f是图2a中选取颗粒的反傅立叶变换图像,可以发现,所选晶体晶形完美. ZnO晶体一般具有取向生长的特性,本文所用原料液的浓度很低,且加入了表面活性剂SDS作为分散剂,从而得到了颗粒状而非棒状取向的ZnO粉体.加入的表面活性剂吸附在颗粒表面,阻止了颗粒的进一步长大,从而起到分散作用.另外,从图2b可以看出,在极少量的ZnO颗粒的外层包覆了一层无定形物质,我们认为这是未完全清洗掉的表面活性剂,证明在众多有表面活性剂参与的反应过程中,表面活性剂通过在颗粒表面的吸附来控制晶体的生长. 2 山 东 大 学 学 报 (工 学 版)第35卷 我们还观察到一有趣的现象,从图2c 高分辨图像可以看出,在某些ZnO 颗粒的外围外延生长一层氧化锌晶体,形成包覆结构,这层外延结构与内部的ZnO 核严格按晶格排列外延生长,形成配比完整,成分单一的结构.这可能是由于在生长过程中,一些小的纳米ZnO 颗粒依靠于一些大颗粒边界而进行自组织生长,这些颗粒通过旋转,而与原先的颗粒有相同的取向.在这个过程中经历的是颗粒的自组织生长,而非单纯的聚集【4】,从热力学角度讲,这种自发的外延生长可以减少接触的界面,从而降低了表面能,这可能是外延生长的驱动力.图2g 是从图2b 中选取的部分区域的反傅立叶变换图像,反映了图2b 的缺陷特点.从图2g 可以看出所选取的颗粒似乎由细小的颗粒堆砌而成,却具有相同的晶体取向.图2 不同放大倍数的Zn O 样品的透射电镜照片(a )低分辨电镜照片,(b ),(c )和(d )高分辨电镜照片,(e )傅立叶转换图像,(f )和(g )反傅立叶转换图像Fig .2 The TEM images of the ZnO nanocry stals with differentmagnifications (a )TE M images ,(b ),(c )and (d )HRTEM images ,(e )FFT images ,(f )and (g )IFFT i mages2.2 氧化锌样品的红外光谱(IR )与紫外-可见吸收光谱(UV )图3是添加SDS 的ZnO 样品和纯SDS 的红外透过光谱.与纯SDS 的红外光谱相比较,图3a ZnO 样品约在416cm -1处出现了Zn -O 振动吸收峰,但在1500～500c m -1波数处仍然出现了C -H 振动吸收峰,说明样品中还有少量的表面活性剂.这与透射电镜观察的结果相吻合.图3中3384cm -1和1600cm -1波数处的吸收峰为样品表面吸附的羟基和空气中水分子的吸收.图3 氧化锌纳米晶的红外透射光谱Fig .3 The IR spectra of ZnO nanocrystals室温下,将一定量所制备的纳米ZnO 样品超声分散在无水乙醇中,在紫外分光光度计上测得样品的紫外-可见吸收光谱如图4所示.从图4可知,样品表现出明显的量子尺寸效应,在200～400nm 之间都有很强的紫外吸收.在波长352nm 处显示很好的激子吸收,与体相材料的激子吸收峰(373nm )相比产生明显蓝移.由于半导体纳米微粒的吸收带隙主要受到电子-空穴量子限域性、电子-库仑相互作用能和介电效应引起的表面极化能的影响.样品的紫外吸收光谱蓝移说明量子尺寸效应大于库仑作用能和表面极化能的影响【5】.图4 氧化锌纳米晶的紫外可见-吸收光谱Fig .4 UV -vis absorption spectra of ZnO nanocry stals 第2期吴莉莉,等:纳米氧化锌的制备与光学性能表征3 2.2Zn O 样品的室温下光致发光(PL )光谱图5是室温下ZnO 样品的光致发光图谱.从图5看,氧化锌样品在405nm 处有一紫光发射峰,在604nm 处有一红光发射峰,而在465nm 处有一弱蓝光发射峰.目前,对于ZnO 紫外发光机制的理论解释已有一致的意见,认为是激子复合发光,而对其可见波段的发光机制仍无定论.引起可见光发射的本征缺陷主要有氧空位、锌空位、氧填隙、锌填隙和氧错位等.有文献利用全势的线性多重轨道方法(full -potential linear -muffin -tin orbital ),即FP -LMTO 方法,计算了ZnO 几种本征缺陷的能级,计算结果表明导带底到锌空位缺陷能级的能量差为3.06e V ,而本文的紫光发射峰在405nm 处(能量为3.06eV ),与此数值恰好吻合,所以,我们认为本文中的405nm 紫光发射是由锌空位引起的.而604nm 的红光发射我们认为是由氧填隙引起,它的缺陷能级的能量差2.07eV 与计算值氧填隙的能级差(2.28eV )最接近,而且在以前的实验中(正在报道中)我们也发现,对非掺杂氧化锌样品进行退火处理时,在含氧气氛下图5 室温下氧化锌纳米晶的光致发光光谱Fig .5 The PL spectra of ZnO nanocrystals at room temperature的退火处理可以大大加强红光的发射,也说明红光的发射有可能是氧填隙引起的.Fu 等人【6】认为ZnO薄膜中存在双空位,其中氧空位形成浅施主能级,锌空位形成浅受主能级,蓝光发射有两种跃迁参与:一种是电子从导带向锌空位形成的浅受主能级的跃迁;另一种是电子从氧空位形成的浅施主能级向价带的跃迁.我们认为位于465nm 处的弱蓝光发射峰有可能是由于微量氧空位形成的浅施主能级向价带的跃迁引起的.参考文献:[1]B AGNALL D M ,CHEN Y F ,ZHU Z ,et al .Opticall y pumpedlasing of ZnO at room temperature [J ].Applied Physics Let -ters ,1997,70(17):2230-2232.[2]WANG X H ,ZHAO D X ,LIU Y C ,et al .The photolumines -cence properties of ZnO whiskers [J ].Journal of Crystal Growth ,2004,263(1-4):316-319.[3]ABDULAH M ,MORIMOTO T ,OKUVAYAMA K .Generatingblue and red lu minescence from ZnO /poly (ethylene glycol )nanocompos ites perpared using an in -s itu method [J ].Ad -vanced Functional Materials .2003,13(10):800-804.[4]YEADON M ,GH ALY M ,YANG J C ,et al .Contact epitaxyobserved in supported nanoparticles [J ].Applied Physics Let -ters ,1998,73(22):3208-3210.[5]李旦振,陈亦琳,林熙.纳米ZnO 的制备及发光特性研究[J ].无机化学学报,2002,18(12):1229-1232.LI Dan -zhen ,CHEN Yi -lin ,LIN Xi .Preparation of nano -size ZnO and Its luminescent spectrum [J ].Chinese Journal of Inor -ganic Chemistry ,2002,18(12):1229-1232.[6]FU Z X ,GUO C X ,LIN B .Cathodoluminecence of ZnO films[J ].Chinese Physics Letters ,1998,18:457-459.(编辑:孙广增) 4 山 东 大 学 学 报 (工 学 版)第35卷 。
水热法制备氧化锌纳米线场发射特性优化及集成微加工工艺研究(1)
ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ
ｏｆ ＺｎＯ
ＮＷｓ
ｉｎ ｖａｃｕｕｍ ｍｉｃｒｏ／ｎａｎｏ
ＮＷｓ ｃｏａｔｅｄ
ｗｉｔｈ ｖａｒｉｏｕｓ ｄｅｎｓｉｔｉｅｓ ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ
ｏｎ
ｔｈｅｉｒ ｓｕｒｆａｃｅ
ｈａｖｅ
ｂｅｅｎ
ｓｔｕｄｉｅｄ．Ｗｈｅｎ Ｐｔ
ＺｎＯ
ｓｕｒｆａｃｅ ｄｉｄ ｎｏｔ ｆｏｒｍ
学位论文作者签名：弓勘了
日期：矽卜年Ｄ６月ｐ９日
引言
第一章引
言
氧化锌一维纳米材料具有较低的表面电子亲和势以及较大的高径比，因此在
场发射研究领域具有一定的应用潜力【１】。已经报道的氧化锌一维纳米结构主要 有纳米线【２】、纳米棒【３】、纳米管【４】、纳米梳【５】、纳米带【６】。由于氧化锌纳米线、
纳米棒具有与传统金属尖锥冷阴极相类似的几何形貌，因此它们在场发射领域倍 受关注。氧化锌纳米线的制备方法很多，但可以概分为两类。第一类是以采用化
ｄｅｓｉｇｎｅｄ：ｓａｃｒｉｆｉｃｉａｌ ｌａｙｅｒ ｌｉｆｔ－ｏｆｆ ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ｓｅｌｆ－ａｌｉｇｎｅｄ ｍｅｔｈｏｄ．Ｂｙ ｅｍｐｌｏｙｉｎｇ
ｔｈｅｓｅ Ｗｅ
ｔｗｏ ｍｅｔｈｏｄｓ，ｇａｔｅｄ ＺｎＯ
ＮＷ
ｄｅｖｉｃｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙ
ｆａｂｒｉｃａｔｅｄ．
ｗｅｒｅ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ，ｗｈｉｃｈ ｍｅａｌ＇ｌＳ ｔｈａｔ
ｔｈｅ№ｃａｎ
ｄｅｖｉｃｅ
ｓｕｓｔａｉｎ ｌａｒｇｅｒ ｃｕｒｒｅｎｔ ｄｅｎｓｉｔｙ． Ｓｅｃｏｎｄｌｙ，ｗｅ ｈａｖｅ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ ｔｈｅ ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ ｇｒｏｗｔｈ ａｎｄ ｇａｔｅｄ
纳米氧化锌(水热法)
水热法制备氧化锌及其光催化性能研究
一、实验药品：硝酸锌、氢氧化钠、无水乙醇、十六烷基三甲基溴化铵
二、实验仪器：恒温加热磁力搅拌器、电热鼓风干燥箱、自镇流荧光高压汞灯、
722s可见光光度计
三、制备方法：
将4.507 g硝酸锌、2.5 g氢氧化钠和1.104 gCTAB在磁力搅拌下加入水溶液中
磁力搅拌2 h，溶液混合均匀后转移80 mL聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中（填充比为70%），放入鼓风干燥箱中，在140℃下晶化2 h，待高压反应釜自然冷却后，用无水乙醇洗涤、离心分离，然后干燥即可得到白色ZnO。
四、因素考察：
(1) 摩尔比(OH-/ Zn)：2:1、3:1、4:1、5:1、6:1
(2) 表面活性剂的添加量(mol/L)：0、0.025、0.05、0.075、0.100、0.125
(3) 晶化时间：2 h、4 h、6 h、8 h、10 h
(4) 晶化温度：80 ℃、100 ℃、120 ℃、140 ℃、160 ℃
五、光催化降解实验
称取0.04 g的ZnO粒子，加入到150 mL、4 mg/L的罗丹明B溶液中，以450 W 高压汞灯为光源，采用722s型可见分光光度计测定罗丹明B溶液的吸光度。
其中，罗丹明B溶液最大吸收波长为554 nm，脱色率D=[(A0－A)/A0]×100%，A0 为光照前试样的吸光度，A为光照时间为t时试样的吸光度。
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。
ZnO纳米棒水热法制备及其发光特性
材料与器件櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶Materials and DevicesDOI ：10.3969/j.issn.1003－353x.2011.09.001基金项目：国家自然科学基金（60976069）；陕西省科技发展计划项目（2010JM8020）；陕西省教育厅科研基金（2010JK923，11JK0846）；延安大学博士科研基金（YD2009－01）ZnO 纳米棒水热法制备及其发光特性研究董军堂，张富春，张威虎，杨延宁（延安大学物理与电子信息学院，陕西延安716000）摘要：采用氢氧化钾（KOH ）和二水醋酸锌（Zn （CH 3COO ）2·2H 2O ）配制不同浓度的反应溶液，反应过程中加入表面活性剂聚乙二醇（HO （CH 2CH 2O ）13H ），在80ħ水热反应条件下制备出了优异的ZnO 纳米材料。
采用扫描电镜（SEM ）、X 射线衍射（XRD ）、荧光光谱仪等测试方法研究了样品的成分、表面形貌和微结构。
SEM 研究结果显示：样品沿c 轴择优生长，径粒分布均匀，长径比高，为六方纤锌矿结构的ZnO 纳米棒和菊花状ZnO 纳米棒。
光致发光谱性能分析显示样品在392nm 附近具有很强的紫外光发射能力，随着反应物浓度的增加，紫外峰发生约3nm 的蓝移，同时，样品还在绿光535nm 附近有较弱的光致发光现象。
以上结果表明所制备的ZnO 纳米材料具有优异的紫外光发射能力。
关键词：氧化锌；纳米棒；水热法；光致发光（PL ）；表征中图分类号：TB383；TN304.21文献标识码：A 文章编号：1003－353X （2011）09－0657－04Hydrothermal Fabrication and Optical Properties of ZnO NanorodsDong Juntang ，Zhang Fuchun ，Zhang Weihu ，Yang Yanning（College of Physics and Electronic Information ，Yan'an University ，Yan'an 716000，China ）Abstract ：ZnO nanorods were synthesized with KOH and Zn （CH 3COO ）2·2H 2O under 80ħtemperature conditions ，and the HO （CH 2CH 2O ）13H was used as surfactant．The ingredient ，surfacemorphology and microstructures of ZnO samples were characterized respectively with scanning electron microscopy （SEM ），X-ray diffraction （XRD ）and photoluminescence （PL ）．SEM results show that the samples are mainly consisted of nanorods and flower-like nanorods of hexagonal crystals ，and the nanorods are uniformly elongated along the c-axis and show well-defined crystallographic faces．PL spectrums show that there is strong ultraviolet （UV ）emitting light at about 392nm area ，and with the increase of reactant concentration ，UV peaks occur about 3nm blue-shift．Moreover ，the samples also have weak green photoluminescence phenomenon at about 535nm．These results indicate that the prepared ZnO have excellent UV emission capacity．Key words ：ZnO ；nanorod ；hydrothermal method ；photoluminescence （PL ）；characterization EEACC ：0510；2520M0引言氧化锌（ZnO ）是一种新型的直接宽禁带半导体材料，室温下的禁带宽度达到3.37eV ，激子束缚结合能高达60meV ，具有潜在的、优异的紫外光、蓝绿光发射能力。
氧化锌纳米棒的水热合成及其光催化性能
２１ ０ ２年 ９月
化
学 研
究
中 国科 技 核 心 期 刊
ｈ ｙ＠ ｈ ｎ ． ｄ ． ｎ ｘｊ ｅ ｕ ｅｕ ｃ
ＣＨ ＥＭ Ｉ ＣＡ Ｌ ＲＥＳＥＡＲＣ Ｈ
氧 化锌 纳 米棒 的水 热合 成及 其光催 化 性 能
谢志强 陈拥军 ，
（ 西 大 学 化学 与 化 工 学 院 ， 西 南 宁 ５ ０ ０ ） 广 广 ３ ０ ４
ｇ・ 时 ， ３ ０Ｗ 紫 外 灯 照 射 １ ０ ｍｉ ， Ｌ 以 ０ ５ ｎ 甲基 橙 的降 解 率 可 达 ９ ． Ｏ 关 键 词 ： ｎ 纳 米 棒 ； 热 法 ； 成 ； 催 化 性 能 ＺＯ 水 合 光
中 图 分 类 号 ： ６ ４２ Ｏ １ ． ４ 文献标志码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ ８ ０ １２ １ ）５ ０ ２ ０ １ ０ 一１ １ （ ０ ２ ０ —０ ５ ５
箜 塑
法
谢志强等： 氧化锌纳米棒的水热合成及其光催化性能
５ ３
等 ．其 中水 热法 与其 他 方法 相 比较 ， 作方 法 简便 ， 操 反应 条件 温和 ， 产物 结 晶度好 ， 制备一 维 Ｚ Ｏ 的 是 ｎ 般 水 热法 制 备 Ｚ Ｏ 纳米 棒 ， 用锌 源 多 数为 锌 盐 ， 醋酸 锌 、 酸锌 等 ， 制 备过 程 中通 常加 入 ｎ 所 如 硝 在
一
维 纳米 Ｚ Ｏ材 料在 传感 、 ｎ 光学 、 场发 射 、 源 、 化等 领 域 显示 出 了 良好 的应 用 前 景． 目前 有 多 种 方 能 催
法可 以用来 制备 Ｚ Ｏ 纳米 材 料 ， 些 方 法包 括 溶 胶 凝胶 法 Ⅲ 、 ｎ 这 模板 法 、 化学 气 相 沉 积 法 （ ＶＤ）。及 水 热 Ｃ Ｅ
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。
微波水热法快速合成氧化锌纳米棒及其光催化性能
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丨） 叫 押 1:大 学 冶 金 与 能 源 T .程 学 院 ，昆 明 650093 2 ) 昆 明 理 _T. 大 学 分 析 测 试 中 心 ，昆 明 650093 3>云丨甸宵部《 建 复 杂 有 色 金 属 资 源 清 洁 利 用 _国 家 重 点 实 验 室 ，昆 明 650093 网 通 倍 作 片 ，E-mail: xulei_kmust@
丁.程 科 学 学 报 ，第 4 2 卷 ，第 1 期 ：7 8 -8 3 , 2 0 2 0 年 1 月 Chinese Journal of Engineering, Vol. 42, No. 1: 78-83, January 2020 https:///10.13374/j.issn2095-9389.2019.05.25.003;
A B STR A C T Nano-zinc oxide materials have been widely studied and applied due to their excellent photocatalytic properties. In this study, ZnO nanorods were rapidly synthesized via a microwave-assisted hydrothermal method, using Zn(OH)2 precursor and ZnO seeds that were prepared by zinc sulfate, zinc acetate, and zinc hydroxide as raw materials. The morphology, nanostructure, and optical properties of ZnO nanorods were characterized by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), and UV-vis spectroscopy. To investigate the effect of microwave irradiation on the photocatalytic activity of the ZnO nanorods, the photocatalytic properties of the samples were tested by degrading rhodamine B (RhB) under ultraviolet and visible light for about 80 min. The experimental results indicate that Zn(OH)2 precursor and ZnO seeds can be successfully converted into a three-dimensional cage structure based on the self-assembly of ZnO nanorods in 30 min with microwave irradiation reaction. Compared 收 稿 日 期 ：2019-05-25 基 金 项 目 ：国 家 自 然 科 学 基 金 资 助 项 目 （51864030);云 南 省 科 技 人 才 计 划 资 助 项 目 （2019HB003);云 南 省 万 人 计 划 青 年 拔 尖 人 才 ；云南省重 大 科 技 专 项 项 目 （2018ZE027) ; 昆 明 理 「.大学自然科学基金项目（KKSY201732033)
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水热法制备纳米氧化锌及其光催化性质的研究
纳米氧化锌因其很小的微粒尺寸，其比表面积较一般氧化锌粒子要大很多，具有其块状物料没有的表面与界面效应，小尺寸效应，量子尺寸效应，宏观量子隧道效应等。
使其在很多领域都有非常重要的应用价值。
本文通过水热法加入不同配比和不同类别的表面活性剂和掺杂钠钾离子，和对反应体系的某些条件来控制合成纳米氧化锌的微观形貌，并且对改变条件和表面活性剂的不同的纳米氧化锌对次甲基蓝的水溶液的光催化活性进行了初步的研究和探讨。
在实验中我们发现，添加不同表面活性剂、掺杂有不同金属离子的纳米氧化锌的光催化的活性不同。
本文主要内容如下：首先简单介绍了纳米材料及纳米氧化锌的性能，制备，应用和表征的手段，并且对表面活性剂的类别和应用做了概述。
二、以尿素、乙酸锌、草酸钠和草酸钾为原料，用水热法通过改变不同的焙烧温度制备纳米氧化锌。
所得的样品使用X射线粉末衍射仪（XRD）、傅里叶红外光谱仪（FT-IR）、扫描电子显微镜（SEM）、高分辨率透射电镜（HRTEM）、透射电子显微镜（TEM）对其进行了表征，得出结果，掺杂不同主族金属钠、钾离子的纳米氧化锌其形貌和粒径分布大不相同。
其中，焙烧温度为600℃制备的掺杂有金属钠、钾离子的纳米氧化锌具有较小的粒径和分散性。
三、以尿素和乙酸锌为原料，通过水热法成功制备了只添加单一表面活性剂SDS(十二烷基硫酸钠)，非离子表面活性剂：PEG6000（聚乙二醇6000）表面改性的纳米氧化锌和通过添加比例不同的两种表面活性剂表面改性的纳米氧化锌。
发现使用不同比例以及不同种类的表面活性剂合成的纳米氧化锌具有不同的形貌和粒径，并用XRD、FT-IR、SEM、TEM、HRTEM对产品进行了表征。
根据其表征结果发现，应用不同种类和不同配比的表面活性剂合成的纳米氧化锌对产品的尺寸和形貌有较大的影响。
四、自制的上述纳米氧化锌对水溶性有机染料次甲基蓝作为模拟污染物的水溶液进行了光的催化降解实验，并根据实验结果探讨了制备的纳米氧化锌的结构和形貌对其光催化活性的影响。
其中，掺杂有钠或钾金属离子的纳米氧化锌600℃焙烧的样品比在400℃和800℃焙烧的样品的光催化活性更好。
通过加入不同种类和配比的表面活性剂制备的纳米氧化锌的所有产品中，加入PEG6000和SDS(十二烷基硫酸钠)比例为1:3的光催化性能最好。
通过实验数据发现光催化活性是与产品的形貌，粒子的尺寸大小等多种因素有关。