掺铝氧化锌纳米粉体的制备及其隔热性能研究
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六 方 晶系氧 化 锌 （ Ｚ ｎ Ｏ） 是典 型的 ／ ＇ ｂ 型半导体 ， 但 由于 Ｚ ｎ Ｏ本 身 存 在 间 隙锌 离 子 和 氧 空 位 导 致 其 电阻率 较高 ， 禁 带宽 度 较 窄 … ， 限制 了其 应 用 范 围． 研 究发 现 ： 在 Ｚ ｎ Ｏ 中掺 杂 一 些 替 代 元 素 ， 如 Ａ １ ¨、
胶一 凝 胶法 、 气 相沉 积法 等 ） 都 可 以用来 制 备 Ａ Ｚ Ｏ 薄 膜 ． 但 薄膜 的制 备存 在着 工 艺条 件 难 以控 制 、 设 备 投资 大 、 成本高 、 成 膜 重 复 性 和 均 匀 性 较 差 等 弊 端， 限制 了其 商 业 化 生 产 … ． 即便如此 ， 目前 Ａ Ｚ Ｏ 膜 的制 备和 性 能研 究 仍 然 占主流 ， 而 其 粉体 的研 究
第３ ７卷 第 ４期 ２ ０ １ ３年 ７月
江 西师 范大 学学 报 （ 自然科 学 版 ） Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｊ ｉ ａ ｎ ｇ ｘ ｉ Ｎ ｏ ｒ ｍａ ｌ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ （ Ｎ ａ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ）
Ｖｏ １ ． ３ ７ Ｎｏ． ４
Ｊ ｕ １ ． ２ ０ １ ３
文章 编号 ： １ ０ ０ ０ － ５ ８ ６ ２ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ４ － ０ ３ ３ １ － ０ ６
掺铝氧化锌纳米粉体 的制备及 其隔热性能研究
刘 雷 英 ， 张 玉 ， 徐 启 杰 ， 刘 大 勇 ， 邢 建 军
杂量 Ａ Ｚ Ｏ的结构和形貌． 研究结果 显示 ： 所制备 的 Ａ Ｚ Ｏ纳米粉体 ： 为六方 晶系氧化锌 结构 ， 颗粒分散性 和 结 晶性较好 ， 呈类球形 ． 将所制备 的 Ａ Ｚ Ｏ纳米 粉体与 聚丙烯 酸树脂 复合制 成涂料 ， 利用 线棒涂 膜技术在
玻璃基底 上制备了 Ａ Ｚ Ｏ ／ 聚丙烯 酸树脂 复合涂层 ， 对其 进行隔热 性能测试 ． 结果表 明 ， 所 制得 的隔热涂层
具有较好 的隔热效果 ， 有 望 在 隔热 领域 得 到 应 用 ．
关 键词 ： Ａ Ｚ Ｏ纳米粉体 ； 沉淀法； 隔热性能 中图分 类 号 ： ０ ６ ２ ６ ． ４ 文献 标 志码 ： Ａ
的环 境 ， 而 且 粉 体 的 应 用 范 围 比较 广 泛 ． 可 以将
０ 引 言
基金项 目： 国家 自然科学基金 （ ２ １ ２ ７ １ ０ ６ ２ ） 资助项 目． 通信作 者 ： 张 玉（ １ ９ ７ ７ ． ） ， 女， 河南 开封人 ， 讲师， 主要从事纳米材料 的研究
聚导 致其 性 能变差 等 ．
本文用相对廉价易得的碳酸钠作为沉淀剂 ， 以
聚 乙二醇 １ ０ ０ ０为 修 饰 剂 ， 采 用 简 单 的化 学共 沉 淀 法制 备 出结 晶性好 、 粒径 均匀 、 尺 寸较小 的不 同掺 铝 量的 Ａ Ｚ Ｏ纳米 粉体 ． 并 采 用 多 种 手 段对 其 表 征 ， 比 较不 同铝 掺杂 量对 产物 结构 、 形貌 的影 响． 然 后将 所 制得 的 Ａ Ｚ Ｏ纳 米粉 体 与 聚丙 烯 酸 树 脂 复 合 制 得 隔 热涂 层 ， 测试 、 评价 其 隔 热 性 能 ， 并 对 隔热 机 理 进行
Ａ Ｚ Ｏ 粉体 以不 同 的 聚合 物 为 成 膜 基 质 制 备 性 能 优 异 的透 明隔热 涂料 等 功 能涂 料 ． Ａ Ｚ Ｏ 纳米 粉 体 的 制 备方 法 主要 有 化 学 共 沉 淀 法 、 溶胶凝胶 法、 水 热 法 等 Ｊ ． 其 中共 沉 淀 法 由于 对 设 备 的要 求 简 单 ， 实 验条 件容 易控 制 ， 制 备 的粉体 有粒 径均 一 、 分 散性好 等优 点 ， 成 为 制备 Ａ Ｚ Ｏ粉 体 的 理 想 方法 ． 但 也 有 一
些缺 点 ， 如 阴离子难 以洗 去 、 烧 结 时易 引起产 物 的团
Ｇ ａ 等能够降低 Ｚ ｎ Ｏ的电阻率 ， 提 高其禁 带宽度 ， 改 善 其 光 电性 能 ， 扩 大应用 领域． 掺 铝 氧 化 锌
（ Ａ Ｚ Ｏ） 与 掺铟 氧化 锡 （ Ｉ Ｔ Ｏ） 相比， 不 仅 具 有导 电性 、 光致发光特性 、 透光性 、 红外 特 性 等 性 能 引， 而 且
（ １ ． 河南大学特种功能材料重点夹验室， 河南 开封 ４ ７ ５ ０ ０ ０ ；
２ ． 河南师范大学新联学 院， 河南 新乡ｔ ４ ５ ３ ０ ０ ７ ； ３ ． 黄淮学院化学化工系 ， 河南 驻 马店 ４ ６ ３ ０ ０ ０ ）
摘要 ： 以碳酸钠为沉淀剂 ， 以聚乙二醇 ｌ ０ ０ ０ 为修饰剂 ， 采用简单的化学共沉淀方法制备了不同掺铝量的
了初 步探 究 ．
具有来源丰富 、 价格低廉 、 热稳定性高 、 无毒等优点 ， 被认 为 是 Ｉ Ｔ Ｏ的最 佳 替 代 产 品 Ｊ ， 引起 了 国 内外 学
者 的广泛 关 注 ． 目前 对 Ａ Ｚ ＯБайду номын сангаас膜的研究较多 ， 根 据
文献调研 ， 几乎所有 的制膜方法 （ 如磁控溅射法 、 溶
掺铝 氧化 锌（ Ａ Ｚ Ｏ） 纳米 粉 体． 用 热重一 分析仪（ Ｔ Ｇ — Ｄ Ｔ Ａ） 、 Ｘ一 射线 衍 射仪 （ Ｘ Ｒ Ｄ） 、 Ｘ 一 射线 光 电 子能 谱仪 （ Ｘ Ｐ Ｓ ） 、 元素分析仪 （ Ｅ Ｄ Ｓ ） 、 描 电子显微镜 （ Ｓ Ｅ Ｍ） 和透射 电子 显微镜 （ Ｔ Ｅ Ｍ） 等 表征方法 研究 了不 同铝掺
较少 ， 仅 有 少量 文献 报道 【 ７ ． 挖 Ｊ ．
１ 实 验 部 分
１ ． １ 仪器 与试 剂
与Ａ Ｚ Ｏ薄膜相 比， Ａ Ｚ Ｏ纳米粉体的制备成本较 低， 制备工艺也相对简单 ， 不需要 昂贵的仪器 、 苛刻
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３ － ０ ３ — １ ０
实验 仪 器 ： 热重分析仪 （ Ｅ Ｘ Ｓ Ｔ ＡＲ ６ ０ ０ ０ ， 日本 ，
胶一 凝 胶法 、 气 相沉 积法 等 ） 都 可 以用来 制 备 Ａ Ｚ Ｏ 薄 膜 ． 但 薄膜 的制 备存 在着 工 艺条 件 难 以控 制 、 设 备 投资 大 、 成本高 、 成 膜 重 复 性 和 均 匀 性 较 差 等 弊 端， 限制 了其 商 业 化 生 产 … ． 即便如此 ， 目前 Ａ Ｚ Ｏ 膜 的制 备和 性 能研 究 仍 然 占主流 ， 而 其 粉体 的研 究
第３ ７卷 第 ４期 ２ ０ １ ３年 ７月
江 西师 范大 学学 报 （ 自然科 学 版 ） Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｊ ｉ ａ ｎ ｇ ｘ ｉ Ｎ ｏ ｒ ｍａ ｌ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ （ Ｎ ａ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ）
Ｖｏ １ ． ３ ７ Ｎｏ． ４
Ｊ ｕ １ ． ２ ０ １ ３
文章 编号 ： １ ０ ０ ０ － ５ ８ ６ ２ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ４ － ０ ３ ３ １ － ０ ６
掺铝氧化锌纳米粉体 的制备及 其隔热性能研究
刘 雷 英 ， 张 玉 ， 徐 启 杰 ， 刘 大 勇 ， 邢 建 军
杂量 Ａ Ｚ Ｏ的结构和形貌． 研究结果 显示 ： 所制备 的 Ａ Ｚ Ｏ纳米粉体 ： 为六方 晶系氧化锌 结构 ， 颗粒分散性 和 结 晶性较好 ， 呈类球形 ． 将所制备 的 Ａ Ｚ Ｏ纳米 粉体与 聚丙烯 酸树脂 复合制 成涂料 ， 利用 线棒涂 膜技术在
玻璃基底 上制备了 Ａ Ｚ Ｏ ／ 聚丙烯 酸树脂 复合涂层 ， 对其 进行隔热 性能测试 ． 结果表 明 ， 所 制得 的隔热涂层
具有较好 的隔热效果 ， 有 望 在 隔热 领域 得 到 应 用 ．
关 键词 ： Ａ Ｚ Ｏ纳米粉体 ； 沉淀法； 隔热性能 中图分 类 号 ： ０ ６ ２ ６ ． ４ 文献 标 志码 ： Ａ
的环 境 ， 而 且 粉 体 的 应 用 范 围 比较 广 泛 ． 可 以将
０ 引 言
基金项 目： 国家 自然科学基金 （ ２ １ ２ ７ １ ０ ６ ２ ） 资助项 目． 通信作 者 ： 张 玉（ １ ９ ７ ７ ． ） ， 女， 河南 开封人 ， 讲师， 主要从事纳米材料 的研究
聚导 致其 性 能变差 等 ．
本文用相对廉价易得的碳酸钠作为沉淀剂 ， 以
聚 乙二醇 １ ０ ０ ０为 修 饰 剂 ， 采 用 简 单 的化 学共 沉 淀 法制 备 出结 晶性好 、 粒径 均匀 、 尺 寸较小 的不 同掺 铝 量的 Ａ Ｚ Ｏ纳米 粉体 ． 并 采 用 多 种 手 段对 其 表 征 ， 比 较不 同铝 掺杂 量对 产物 结构 、 形貌 的影 响． 然 后将 所 制得 的 Ａ Ｚ Ｏ纳 米粉 体 与 聚丙 烯 酸 树 脂 复 合 制 得 隔 热涂 层 ， 测试 、 评价 其 隔 热 性 能 ， 并 对 隔热 机 理 进行
Ａ Ｚ Ｏ 粉体 以不 同 的 聚合 物 为 成 膜 基 质 制 备 性 能 优 异 的透 明隔热 涂料 等 功 能涂 料 ． Ａ Ｚ Ｏ 纳米 粉 体 的 制 备方 法 主要 有 化 学 共 沉 淀 法 、 溶胶凝胶 法、 水 热 法 等 Ｊ ． 其 中共 沉 淀 法 由于 对 设 备 的要 求 简 单 ， 实 验条 件容 易控 制 ， 制 备 的粉体 有粒 径均 一 、 分 散性好 等优 点 ， 成 为 制备 Ａ Ｚ Ｏ粉 体 的 理 想 方法 ． 但 也 有 一
些缺 点 ， 如 阴离子难 以洗 去 、 烧 结 时易 引起产 物 的团
Ｇ ａ 等能够降低 Ｚ ｎ Ｏ的电阻率 ， 提 高其禁 带宽度 ， 改 善 其 光 电性 能 ， 扩 大应用 领域． 掺 铝 氧 化 锌
（ Ａ Ｚ Ｏ） 与 掺铟 氧化 锡 （ Ｉ Ｔ Ｏ） 相比， 不 仅 具 有导 电性 、 光致发光特性 、 透光性 、 红外 特 性 等 性 能 引， 而 且
（ １ ． 河南大学特种功能材料重点夹验室， 河南 开封 ４ ７ ５ ０ ０ ０ ；
２ ． 河南师范大学新联学 院， 河南 新乡ｔ ４ ５ ３ ０ ０ ７ ； ３ ． 黄淮学院化学化工系 ， 河南 驻 马店 ４ ６ ３ ０ ０ ０ ）
摘要 ： 以碳酸钠为沉淀剂 ， 以聚乙二醇 ｌ ０ ０ ０ 为修饰剂 ， 采用简单的化学共沉淀方法制备了不同掺铝量的
了初 步探 究 ．
具有来源丰富 、 价格低廉 、 热稳定性高 、 无毒等优点 ， 被认 为 是 Ｉ Ｔ Ｏ的最 佳 替 代 产 品 Ｊ ， 引起 了 国 内外 学
者 的广泛 关 注 ． 目前 对 Ａ Ｚ ＯБайду номын сангаас膜的研究较多 ， 根 据
文献调研 ， 几乎所有 的制膜方法 （ 如磁控溅射法 、 溶
掺铝 氧化 锌（ Ａ Ｚ Ｏ） 纳米 粉 体． 用 热重一 分析仪（ Ｔ Ｇ — Ｄ Ｔ Ａ） 、 Ｘ一 射线 衍 射仪 （ Ｘ Ｒ Ｄ） 、 Ｘ 一 射线 光 电 子能 谱仪 （ Ｘ Ｐ Ｓ ） 、 元素分析仪 （ Ｅ Ｄ Ｓ ） 、 描 电子显微镜 （ Ｓ Ｅ Ｍ） 和透射 电子 显微镜 （ Ｔ Ｅ Ｍ） 等 表征方法 研究 了不 同铝掺
较少 ， 仅 有 少量 文献 报道 【 ７ ． 挖 Ｊ ．
１ 实 验 部 分
１ ． １ 仪器 与试 剂
与Ａ Ｚ Ｏ薄膜相 比， Ａ Ｚ Ｏ纳米粉体的制备成本较 低， 制备工艺也相对简单 ， 不需要 昂贵的仪器 、 苛刻
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３ － ０ ３ — １ ０
实验 仪 器 ： 热重分析仪 （ Ｅ Ｘ Ｓ Ｔ ＡＲ ６ ０ ０ ０ ， 日本 ，