氧化镓纳米带的制备研究
氧化镓纳米带的制备研究
Synthesis of -GaQ Nan obelts
物理系98级向杰
摘要：纳米带是继纳米线、纳米管之后，在2001年新报道的又一种准一维纳米
结构。本文介绍了Ga^O s纳米带制备的新方法。这种方法与首次报道的纳米带的生长方法有很大不同。用扫描电子显微镜和透射电子显微镜对产物形貌进行了分析发现，纳米带宽约200nm,厚度约10nm,宽度-厚度比大于20。选区电子衍射(SAED)分析表明，产物是纯净的Ga2O s单晶。实验还发现了一些特殊形态的纳米结构，如纳米片、柳叶状纳米带等，证明了纳米带是纳米线之外Ga2O3一种很常见并稳定存在的形态。最后，我还根据实验现象对纳米带的生长机制进行了初步的分析与讨论。
Abstracts: Nano belts are a n ewly discovered family of quasi-one
dime nsional nan ostructures besides nano tubes and nano wires. Here we report a new route to syn thesis Ga 2Q nano belts, which is differe nt from previously reported. SEM and TEM an alysis of the samples revealed that our nano belts are approximately 200nm wide, 10nm thick, with a
width-thickness ratio larger than 20. Selected Area Electron Diffraction (SAED) has con firmed that the products con sist of pure GaQ sin gle crystals. Other kind of nano structures, such as nano sheets and shuttle-shaped belts are also observed. We have suggested that the
nan obelts can occur as com monly as nano wires and is thermally stable. A brief analysis and discussion on how such structure is formed are
prese nted.
近几年来，低维纳米材料的研究逐渐成为一个热点问题，其研究的焦点是纳
米管和纳米线。这些纳米材料已经显示出奇特的介观物理特性，包括电子弹道输运1,库仑阻塞2,纳米激光3等。这些准一维材料的结构与大块材料不完全相同，如纳米碳管是由单层或多层石墨原子层卷曲而成的管状结构，它们同体材料一样
都是热力学稳定的。为什么会形成纳米线、纳米管这样独特的稳定结构，这个问题到现在还没有彻底搞清楚。现在已经提出了以下模型来解释纳米线和纳米管的生长机制：(1)VLS(Vapor-Liquid-Solid)机制。反应物在高温下蒸发，在温度降低时与催化剂形成低共熔体小液滴，小液滴互相聚合形成大液滴，并且共熔体液滴作为端部不断吸收粒子和小的液滴，最后因为过饱和而凝固形成纳米线或纳米
管4。（2）氧化物辅助生长（Oxide-assisted Growth）。在这种机制中，氧化物在成核与生长过程中
起了重要作用，生长出的半导体纳米线表面往往有一层非晶氧化物。（3）模板生长（Template-
induced Growth）。这种方法使用纳米碳管作为生长的模板，诱导生长出纳米线5。（4）VS机制，
被用来解释简单物理蒸发制备Ga2O3 纳米线6和纳米带7。本文将主要讨论Ga2O3半导体纳米带的制
备及可能的生长机制。
氧化镓（G&03）是一种宽禁带半导体，E g=4.9eV，其导电性能和发光特性长期以来一直引起人们的注意。'-Ga z O3是一种透明的氧化物半导体材料，在光电子器件方面有广阔的应用前景8,被用作
于Ga基半导体材料的绝缘层，以及紫外线滤光片。它还可以用作O2化学探测器。由于量子尺寸效应
等小尺度效应，往往会对低维纳米材料的输运9和光学性能产生重要影响。因此，Ga z O3低维纳米结
构的研究具有重要的意义。制备Ga z O3纳米线的方法有很多种：1999年，张洪洲、俞大鹏6利用物
理蒸发的方法得到了Ga z O3纳米线。此后范守善10，X. C. Wu11等，禾I」用不同的催化剂，使用
CVD的方法制备出了Ga z O3纳米线。X. C. W 还研究了其光致发光性能。韩伟强［12］使用GaN，石
墨粉和镍粉混合物，利用电弧放电的方法得到了Ga z O3纳米线。2000年7月，GaTech的王忠林使
用物理蒸发的方法制备出了ZnO等一系列半导体氧化物纳米带7。这是继纳米线、纳米管之后又一
种新型的功能氧化物准一维纳米材料体系，有希望成为单分子功能纳米器件的组成部分之一。但是，
对Ga?O3纳米带这种特殊形态的生长机制还不清楚。我们所制备的Ga z O3纳米带宽约200nm，厚度
约10nm，宽度-厚度比大于20，是非常好的单晶，其生长条件与王忠林小组制备的纳米带的条件不尽
相同。我们希望能够从对Ga2O3纳米带的研究中揭示其生长的机理。
2
图1管式炉系统示意图
1.快速升温MoSi2棒管式电炉；2?陶瓷管；
3?进气孔；4?针阀；5?机械泵；6?气流；
7.冷却水进水口；8?冷却水出水口；9.水冷铜收集头。
图2氧化铝舟和衬底放置示意图。在衬底上滴上一滴液态镓，衬底和氧化铝舟放在管式炉的中部
Ga2O3纳米带是在程控快速升温管式炉中生长的。我们使用的实验装置如图1。
氧化铝管外径42 mm,长80 cm,两端密封。管左端可以通入气体，用气体质量流量计精确控制气体流
量。右端由机械泵抽真空，抽真空的速率通过针阀加以控制。针阀和气体流量计组合使用，可以控制
管内的压强。将衬底放置在氧化铝舟内，如图2所示，氧化铝舟放置在管的中部，这里温度梯度比较
小，受热均匀。实验中采用了两种衬底：1、蓝宝石衬底：上面事先长有一层GaN薄膜。2、硅
衬底：表面没有进行抛光处理。主要反应物为傢。Ga在常压下的熔点为29 C。
取一小块熔化了的镓(约100mg)放在衬底上，用滴管在镓块上滴2~3滴催化剂溶液，约0.05ml。我们使用的催化剂有In超细粉末、In2O3悬浊液，以及1M的
Ni(NO3)2乙醇溶液，全部经过超声波分散15分钟。将衬底放进管内以后，先将管式炉两端密封，并开机械泵抽真空，1分钟后关闭针阀，再通入Ar气清洗系统，直到管内压强达到一个大气压。重复抽真空和充气过程两次，以保证管内气氛纯净，没有其他杂质气体存在。清洗完毕，以15 C /min的速率升温至920 C，恒温15min 后再以15 C /min的速率降温。实验过程中始终通入Ar气，流量保持在89~91 seem,压强保持为一个大气压。反应完成以后，在衬底上发现大量白色絮状物，舟壁上靠近衬底部位也有少量白色产物。
8
F /P
E
图3、不同条件下在蓝宝石衬底上生长出的Ga2O3纳米结构的形态。A :催化剂为In，产物
为纳米线。B :催化剂为InO,同样生长出纳米线。C-D : Ni（NO）3作催化剂；C:带状和片状产物，发亮的物质是催化剂颗粒。D：在扫描电镜下，纳米带是透明的，说明带子厚度为
10纳米以下。E：曲折生长的带子。F：衬底形貌，中间下方的大球是Ga颗粒。各图中的标尺：A: 100
■'m, B: 100 ■'m, C: 10 D: 1 -'m, E: 1 -'m,F: 1mm。
用AMRAY场发射枪扫描电镜（FE—SEM）及JEOL-200CX分析型透射电镜（TEM ）,观察了产物的形貌，并进行了电子衍射分析，发现产物为P- Ga2O3
单晶，主要由纳米线和纳米带组成，大部分为纳米带，并有少部分片状产物。产物的形貌与多种因素有关，包括衬底上的催化剂，反应时间等。
在蓝宝石衬底上加In及In2O3作为催化剂时，产物大部分为很均匀的纳米线，
半径~100nm,长度一般为100m，最长的达mm级别（见图3A-B）。但是在催化剂为Ni（NO3）2的衬底上，找到了很多带状和片状产物（见图3C-F）。这些纳米带的长度达上百J m，宽从100nm到数个J m不等。从图3D中可见，这些纳米带在扫描电镜的电子束下面是透明的，这说明它们的厚度在纳米级别，只有5nm
左右。因此，我们的纳米带长厚比（Aspect Ratio）为2 104，属于典型的准一维材料，而宽厚比为20~200,这比以前报道的宽厚比更大7（王忠林组生长的纳米带的宽厚比为5~10,而宽为30~300nm）,这说明我们的纳米带更薄，这种纳米带状结构可能会具有普通纳米线不具有的性质。图3F是衬底的全貌，中下方
的大球是镓，四周布满了白色絮状物，扫描电子显微镜证实，其成份大部分为纳米带。我们的实验说明，纳米带至少在半导体氧化物材料中很常见，是容易生长的一种形态。在图中还可以看到许多在电子显微镜电子束照射下发亮的小颗粒，它们是Ni 催化剂颗粒。图3E是一张曲折的U型纳米带的照片，从中可以看到，纳米带的表面和端部有若干纳米级的催化剂颗粒。使用催化剂是本实验的一大特点，关于这些催化剂在纳米带生长过程中的作用现在还不清楚。
图4,S i衬底上的G a?O3，显示出片状结构。A:使用了N i（N O）3作催化剂。B:没有加催化剂。标尺：A: 1 'm, B: 10」m。
还利用未抛光的Si片作衬底进行了比较实验。图4是两张不同条件下在Si 片上生长的Ga2O3产物形貌像。在有催化剂和未加催化剂的衬底上都生长出了纳米带，和大量的片状产物。这些纳米带的宽度最小的是100~200nm,厚度10 nm
上下。片状Ga2O3的大小为几」m。因为硅片表面非常粗糙，存在大量的凹坑和凸起，所以形核密度和初始成核半径都比蓝宝石衬底上要大的多，产物的大小与
厚度都变大了，并且生长出许多大片形状产物。催化剂在这里的作用并不明显。
取在硅片上长出的纳米带，在透射电镜（TEM）中进行观察（图5），并作了选区电子衍射（SAED）分析。选区电子衍射的结果表明（图5A-B ），样品为G&03 单晶，属于单斜晶系。在透射电镜下还发现有扭曲形状的纳米带（图5D），可能是因为在生长过程中温度或者气压的扰动造成纳米带收缩继而又恢复生长。柳叶
形纳米带的发现是非常出人意料的。图5C是很典型的一根柳叶形纳米带的透射电镜照片。这种形态的纳米带很多，但分布非常集中，长度在几个J m量级，宽
度为100nm左右，大小与前述均匀的纳米带相一致。图5C中可以看出这些纳米带非常薄，只有几个纳米，电子束可以透过纳米带显示出带下面的铜网与碳膜。纳米带的这种厚度仅相当于几十个原子层堆跺而成，在电子束轰击下很容易使原
子之间的共价键断裂，破坏晶体结构，使样品严重非晶化（图5巳。在电子加速
电压降至100KeV时，仍然观察到明显的非晶化，说明纳米带极其薄。
ICO HT11
图5、Si 衬底上生长的纳米带的透射电镜
(TEM)照片。A,B:纳米带与纳米片， 右上角小 图为选区电子衍射；C ：柳叶形纳米带，非常薄， D ：扭曲的纳米带，说明生长过程中经历了
起伏，E:在120KeV 电子束下辐照后的纳米带。图中纳米带上面的花纹是在电子束照射下 纳米带内部应力不均匀造成的干涉条纹，并不是表面不光滑造成的。
制备Ga2O 3的基本反应方程为：2Ga 3O 2 = 2G&2O 3。很明显的问题是：02 的来源是什么？我们的反应中，Ga 源是衬底上的镓块，而反应过程中管内始终 通Ar 气，并没有通02。张洪洲等提出氧的来源是衬底石英舟(SiO 2)6中的氧原子， 在反应过程中挣脱共价键与还原性更强的镓原子结合形成氧化镓， 而不可能是管 内漏了空气造成的，因为反应中通了氢气，氢与氧原子的结合能更大，所以漏入 的任何氧都会与氢气燃烧变成水。而在我们的实验中没有通入氢气，仅通入氩气， 并且在Si 表面也能形成大量的Ga 2O 3,虽然Si 表面总有一层厚为纳米量级的氧 化层，但是这一氧化膜里的氧原子并不能作为衬底上形成的大量 Ga z O 3尤其是 Ga 球表面的一层Ga 2O 3中氧的来源。可能的解释是在Ar 气源中混入了少量的含 氧杂质气体，并且我们的管子密封不是太严，从而漏入了少量氧气。在加热过程 中管壁吸附的少量气体原子散发出来， 也会是氧的来源之一。这些假设还有待实 验证实。
虽然在扫描电镜照片中发现许多催化剂颗粒， 但是经过乙醇清洗的样品在透 射电镜下面没有发现有任何催化剂颗粒吸附或者嵌入在纳米带表面和体内， 这说 明纳米带的形成过程不是 VLS 机制。我们认为这种纳米带的形成，可以用 VS
机制来解释7。在升温阶段，炉内温度逐渐升高，由克拉珀龙方程：
发到管中，被气流带到管的一端。温度越高，蒸发越激烈。蒸发出的 Ga 原子不 断与O 2反应生成Ga 2O 3，生成的分子大部分被气流带走，但是在舟里衬底上方 附近的气流因为氧化铝舟的形状，不能够顺利流向管子末端，而是在舟里形成了 一个小回流，这样舟里尤其是Ga 源附近的Ga 蒸汽压强和Ga z O s 浓度就会略高。 当温度降低的时候，Ga 和Ga 2O 3蒸汽压下降，这时在舟中Ga 源附近形成过饱和 蒸汽。对气相系统，相变驱动力为f =kT °于，其中二p/p 。为过饱和度，门s
■ ■■ s
是单个原子/分子的体积。所以这时相变驱动力为正，蒸气中的气态分子开始凝 聚成固态。由于存在界面能势垒，只有半径或者尺度大于 r *的晶核才可以长大。
单位时间内由于复相起伏而形成的能够发展为宏观晶体的晶核数目为
当:■> 1时，随着过饱和度的增加而增加。可以预见，当恒温时间增加时，由于 对
Ga 源的蒸发时间更长，在舟中形成的 Ga 2O 3过饱和度更大，降温时成核密度 将增大。实验中恒温2小时后与相同条件下恒温15分钟得到的样品比较，在衬
6 H.乙 Zhang, Y. C. Kong, Y.乙 Wang, X. Du,乙 G Bai, J. J. Wang, D. P. Yu, YDing, Q. L. Hang, S. Q. Feng, Solid State Comm. 109, 67
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dp dT __ L T （v ' -
v ：） ，T 升高时，蒸汽压p 也不断升高，所以衬底上的 Ga 源不断蒸 * d / 9 I =Bnexp （- G /kT ） = np （2二mkT ） 4 （丄 kTl 门卫 P o ）2 [-1^^s 3 ] exp[ ——] 3k 3T 3（ln 卫）2 P o
底上和衬底附近的舟壁和舟底发现有大量的白色絮状物，整个镓球表面也覆盖了
厚厚一层白色氧化物。在扫描电镜下发现这些氧化镓不仅产量大，而且形貌多为非常粗的棒状。这正是形核密度变大的结果。为什么会生长成带状和片状的形貌呢？
一个简单的解释是因为Ga2O3晶体在不同取向方向的成键的键合能不同，形成一个键所需的时间也不同，所以在不同方向的生长速度不一样：沿生长方向界面能较小，生长的最快；而沿与生长方向垂直的方向生长的比生长方向稍慢一些，最后发展为宽度。这种生长方向的根源来自Ga2O3组成晶体时键与键之间的取向不对称性，这与周期性键链理论3 4 5 6 7 6 8 9 10 11 12 13 13 14（PBC: the Periodic Bond Cha in Theory的思想是一致的。柳叶形纳米带（见图5C）可以为这种假设提供一些线索：生长从柳叶的一端开始，最优方向是生长方向，而次优方向逐渐长宽。
纳米带的研究才刚刚开始，国内还没有这方面的报道，而我们的研究发现，
Ga z O3纳米带的形成是非常容易和普遍的，对衬底和气压的要求并不高。下一步我们希望通过高分辨透射电镜（HRTEM）的研究，确定纳米带的择优生长方向和次优方向的信息。如果能够确定出纳米带的奇异面和邻位面的情况，可望用奇异面的二维面扩散机制和邻位面的台阶动力学来解释纳米带这一形态的生长机理。此外,为什么不同的催化剂可以控制产物的形貌？催化剂在本实验中所起的作用是一个没有解决的问题。王忠林组今年3月首先报道了纳米带的发现。他们的实验中没有用催化剂，用简单物理蒸发的办法，在1450 C生长出了Ga z O3纳米带，
而Ga2O3常压下的熔点是1900 C。比较我们的方法和王忠林的方法可以发现是有许多不同的，但是产物的形态却又一致。这两种方法的生长机制是不是一种？这又是一个待解决的问题。
参考文献作者简介：向杰，男，1980年8月生于江苏南京。1997年在全国中学生物理竞赛中获得二等奖，江苏省理论最高奖。1998年毕业于南京市第一中学，并被保送入北京大学物理系学习。在大学期间获得新生奖学金，并连续两年获得光彩奖学
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纳米氧化镁的国内外研究现状
纳米氧化镁的国内外研究现状 目前，日、美、德等国都进行了纳米氧化镁的研究,其中日本处于领先地位。日本在80年代就己经制取了纳米氧化镁产品。日本以金属镁为原料，采用气相氧化技术,开发了纯度在99.95%以上,平均粒径为10mn的高纯纳米氧化镁，产品分散性、绝缘性耐热性、透光性等良好。在集成电路板。红外线透过材料等领域得到很好的应用。日本科学技术厅无机材质研究所采用液相滴下法开发成功纳米氧化，纯度高达99.99%。 在应用方面，日本一些化学公司开发成功纳米氧化镁材质的透明薄板陶瓷，该产品韧性好，耐热温度高达2800度，该公司己向航空、电子、光学元件等产业提供样品。2002年11月，美国Nnaosacle公司研制了一种纳米氧化镁杀菌材料，粒径为4nm-8nm,并投入小规模工业化生产,生产能力约为10吨每年，目前,该公司产品己供应市场，并在医疗、公共卫生、化学武器和生化武器(主要用于分解化学和生物毒气)等领域迅速得到推广。特别是非典在全球流行以来，该公司的产品受到了美国政府的高度重视,据悉,目前己在医院和公共场所推荐使用。 目前国内纳米氧化镁的制备和表征仍处于实验室探索阶段，尤其是由实验室向工业化的过渡方面，还无法提供完善坚实的理论基础，还有大量的研究工作要作。因此，纳米氧化镁粒子的制备和表征以及改性研究在今后一定时期内仍是国内的主要研究内容和主攻方向。我国镁资源十分丰富，是世界上生产镁化合物的主要国家之一。虽然我国矿产资源丰富、品位高，但盐湖化工行业对镁盐的利用尚很薄弱，镁盐的生产仍处于粗制初级产品的生产阶段，还远不能满足国民经济发展的需要。为开辟镁盐的新用途，要大力发展镁盐精细产品的生产，特别是开发各种不同用途的特种氧化镁产品。纳米氧化镁由于其独特的用途，成为开发镁资源的首选产品之一,它的研究开发必将大大推动我国丰富镁资源的综合利用和高附加值镁产品的开发。
纳米氧化锆汇总
二氧化锆纳米材料 一．用途：纳米氧化锆本身是一种耐高温、耐腐蚀、耐磨损和低热膨胀系数的无机非金属材料,由于其卓越的耐热绝热性能，20世纪20年代初即被应用于耐火材料领域。 自1975年澳大利亚学者K.C.Ganvil首次提出利用ZrO2相变产生的体积效应来达到增韧陶瓷的新概念以来,对氧化锆的研究开始异常活跃。——利用其高硬度、抗磨损、耐刮擦、不燃的特性,极大的提高涂料的耐磨性和耐火效果。由于其导热系数低、并具备特殊光学性能,可用于军事、航天领域的热障涂料及隔热涂料。纳米复合氧化锆具备特殊光学性能,对紫外长波、中波及红外线反射率达85%以上;且其自身导热系数低,可提高其隔热性能。——由于不同晶型纳米氧化锆体积不同,可制备具备自修复功能的功能性涂料。 纳米复合氧化锆行业主要企业产能分布
二．目前的制备方法：化学气相沉积(CVD)法，液相法（包括醉盐水解法，沉淀法，水热法，徽乳液法，溶液姗烧法等），徽波诱导法及超声波法等几大类。 三．具体介绍方法：利用溶胶-凝胶法制备出高度有序的二氧化锆纳米管 简介：溶胶一凝胶法是指金属醉盐或无机盐经水解形成溶胶,然后使溶胶一凝胶化再将凝胶固化脱水,最后得到无机材料.在无机材料的制备中通常应用溶胶—凝胶方法,与传统的合成方法相比,具有高纯度、多重组分均匀以及易对制备材料化学掺杂等优点.该方法要使前驱体化合物水解形成胶体粒子的悬浮液(溶胶)后,成为聚集溶胶粒子组成凝胶,凝胶经过热处理得到所需的物质.溶胶—凝胶沉积法广泛用于在模板的纳米通道中制备纳米管或线.本文主要结合溶胶—凝胶法和模板合成法制备二氧化锆纳米管.由于锆的无机盐价格便宜且对大气环境不敏感[,我们利用锆的无机盐(氯化氧锆)作为前驱体溶液制备稳定的溶胶. 具体过程：
氧化镓纳米带的制备研究-北京大学教务部
氧化镓纳米带的制备研究 Synthesis of -Ga2O3 Nanobelts 物理系 98级向杰 摘要：纳米带是继纳米线、纳米管之后，在2001年新报道的又一种准一维纳米结构。本文介绍了Ga2O3纳米带制备的新方法。这种方法与首次报道的纳米带的生长方法有很大不同。用扫描电子显微镜和透射电子显微镜对产物形貌进行了分析发现，纳米带宽约200nm，厚度约10nm，宽度-厚度比大于20。选区电子衍射（SAED）分析表明，产物是纯净的Ga2O3单晶。实验还发现了一些特殊形态的纳米结构，如纳米片、柳叶状纳米带等，证明了纳米带是纳米线之外Ga2O3一种很常见并稳定存在的形态。最后，我还根据实验现象对纳米带的生长机制进行了初步的分析与讨论。 Abstracts: Nanobelts are a newly discovered family of quasi-one dimensional nano structures besides nanotubes and nanowires. Here we report a new route to synthesis Ga 2O 3 nanobelts, which is different from previously reported. SEM and TEM analysis of the samples revealed that our nanobelts are approximately 200nm wide, 10nm thick, with a width-thickness ratio larger than 20. Selected Area Electron Diffraction (SAED) has confirmed that the products consist of pure Ga 2O 3 single crystals. Other kind of nanostructures, such as nano sheets and shuttle-shaped belts are also observed. We have suggested that the nanobelts can occur as commonly as nanowires and is thermally stable. A brief analysis and discussion on how such structure is formed are presented. 近几年来，低维纳米材料的研究逐渐成为一个热点问题，其研究的焦点是纳米管和纳米线。这些纳米材料已经显示出奇特的介观物理特性，包括电子弹道输运1，库仑阻塞2，纳米激光3等。这些准一维材料的结构与大块材料不完全相同，如纳米碳管是由单层或多层石墨原子层卷曲而成的管状结构，它们同体材料一样都是热力学稳定的。为什么会形成纳米线、纳米管这样独特的稳定结构，这个问题到现在还没有彻底搞清楚。现在已经提出了以下模型来解释纳米线和纳米管的生长机制：（1）VLS(Vapor-Liquid-Solid)机制。反应物在高温下蒸发，在温度降低时与催化剂形成低共熔体小液滴，小液滴互相聚合形成大液滴，并且共熔体液滴作为端部不断吸收粒子和小的液滴，最后因为过饱和而凝固形成纳米线或纳米
纳米氧化锆-2017.12.21
纳米氧化锆相关资料分析 第一章 项目概况 投资公司：XXXXX 有限公司 技术支持：XXXXXX 研发团队 投产项目：5nm 级氧化锆 总投资金额：2000万元 资金来源：融资方式 预计年产纳米氧化锆1200吨，单价４0万元/吨，预计年总营业额４.８亿元。 第二章 产品介绍 通常情况下Z r O 2有四种存在形式：无定形、常温下稳定的单斜晶相，常温下稳定的四方晶相（添加稳定剂），高温下稳定的立方晶相。 立方晶 四方晶 单斜晶 常规情况下：单斜氧化锆加热到1170度转化为四方氧化锆，这个转变速度很快并伴随7%-9%的体积收缩，但在冷却过程中，四方氧化锆往往不在1170度转变为单斜氧化锆，而在1000度左右转变，是一种滞后的转变，同时伴随着体积的膨胀。为了避免回到单斜相，必须通过外来氧化物对高温晶型进行稳定。这样，稳定的氧化锆在室温至熔点的 温 度 范围内以相同的稳定的晶型存在。 单斜晶 四方晶 预投产项目可以在温度为420度时，即可在无须添加氧化稳定剂的情况下制备出5nm 级别四方晶相氧化锆。在目前市场，并未有同等级别产品。但是，制备温度的改变以及没有填加稳定剂的情况下，在常温条件晶体的稳定性及物理、化学性能是否改变，需研发团队出具具体技术结果。 1170o C 1000o C
二、国内因素 （1）2017年11月锆英砂价格上涨3.13%至9900元/吨，港口库存环比下降3.26%至13.64万吨。海南地区为国内主要锆矿砂资源地，海南省国土资源厅为保护当地资源，将严格控制锆英砂等矿物产量，未来国内锆英砂供给量或将减少，锆英砂价格或将在高位继续上行。（2）国内环保限产影响全国约一半的氧氯化锆产能，氧氯化锆价格仍将持续提升。2017年山东等地氧氯化锆产能由于环保不达标被限制生产，国内氧氯化锆供应出现短缺，价格快速上涨，最新成交价格15000元/吨，较年初9900元/吨上涨52%，随着冬季城市取暖季限产即将来临，预计氧氯化锆环保限产仍将持续，氧氯化锆价格仍将上涨。 作为生产企业投产纳米氧化锆，需要稳定的原材料来源以稳定产品的价格与质量，而锆英砂垄断性比较高，几大垄断巨头控制定价权。国内氧氯化锆生产受制于环保要求，大规模减产。所以投产纳米氧化锆需要稳定的原材料来源，以确保生产销售的稳定性。
纳米氧化镁的制备及进展分析
纳米氧化镁的制备及进展分析 纳米科学技术( N ano Science and Techno logy简称NST)是20世纪90年代初发展起来的一个多学科交叉的科学与技术。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 ~ 100nm ), 或由它们作为基本单元构成的材料。纳米材料由于其组成晶体结构和表面电子结构发生变化, 产生了普通材料所不具有的表面效应、量子尺寸效应、小尺寸效应、宏观量子隧道效应等, 从而使纳米材料具有特殊的光、电、磁、热及催化等性质。其中纳米氧化镁是一种新型高功能精细无机材料。由于其结构的特殊性, 决定了它具有不同于本体的电学、磁学、热学及光学性能。采用纳米氧化镁, 不使用烧结助剂便可以实现低温烧结, 制成高致密度的细晶陶瓷, 可望开发为高温、高腐蚀气氛等苛刻条件下使用的尖端材料; 它可以作为氧化锆、氧化铝、氧化铁等其它纳米粒子的烧结助剂和稳定剂而获得高质量的纳米相陶瓷。另外, 纳米氧化镁可作为油漆、纸张及化妆品的填料、塑料和橡胶的添加剂和补强剂、脂肪的分解剂、医药品的擦光剂、化学吸附剂、以及各种电子材料、催化剂、超导体、耐火材料的辅助材料等。 1 纳米氧化镁的国内外研究现状 日本在80年代就已经推出了纳米氧化镁产品日本宇部兴产公司以金属镁为原料采用气相氧化技术开发了纯度在99.95%以上平均粒径10nm的高纯纳米氧化镁产品分散性好粒度均匀能够低温烧结且绝缘性耐热性优秀透光性良好在集成电路板等电子材料特殊型的发光管红外线透过用材料等领域得到很好的应用日本科学技术厅无机材质研究所采用液相滴下法开发成功纳米氧化镁纯度高达99.99%在应用方面日本化学公司开发成功氧化镁材质的透明薄板陶瓷薄板为3厘米正方形厚0.07mm,耐热温度高达28000C最大特点是韧性好可热加工弯曲成U L S型,产品含氧化镁在99.9以上了，该公司已向航空航天电子光学元件太阳能电池原子能等产业提供样品另外日本赤穗化成旭硝子等化学公司也都拥有自己的纳米氧化镁陶瓷产品我国进入90年代以后纳米氧化镁的研制开发开始起步中国科学院固体物理研究所采用化学沉淀法制备了薄片型氧化镁超细粉末粒径在10-30nm之间陕西师范大学化学系分别采用均匀沉淀和直接沉淀法合成超细粉体氧化镁平均粒径分别为25nm和62nm这些工作目前仅处于实验室阶段在工业化及产品应用研究方面仍未见报道国内外纳米氧化镁生产及开发。目前我国纳米氧化镁的研究尚处于实验室阶段在制备技术相应应用研究及由实验室向工业化过渡方面还远远落后于世界发达国家。 2纳米氧化镁的制备方法 纳米氧化镁有其独特的制备方法, 目前国内外关于纳米级氧化镁合成的报道主要有物理法、化学法、物理化学法3种类型。也可以细分为: 物理法: 流动液面真空蒸发法、溶剂蒸发法、惰性气体蒸发法等; 化学法: 水热法、气相法、醇盐水解法、固相法、辐射合成法、均匀沉淀法、直接沉淀法、喷雾热解法、电解法; 物理化学法: 溶胶-凝胶发、微乳液和胶束法等。目前, 工业上主要有白云石碳化法和卤水- 氨法制备纳米级氧化镁。其中的几种典型方法介绍如下。 2. 1 流动液面真空蒸发法 在高真空下将原料蒸发, 再使之凝结。其优点是能获得纯净的产品, 但生产能力低, 且不能灵活控制粒子大小, 只适合制备尺度小于20 nm 的粒子。 2. 2溶剂蒸发法 该法是将金属盐溶液先分散成微小液滴, 再加热使溶剂蒸发, 析出所需的纳米粒子。溶剂蒸发法可分为喷雾干燥法、喷雾热解法和冷冻干燥法。 2. 3气相法 该法又可分为物理气相沉积法( PVD) 和化学气相沉积法( CVD ) , 根据反应类型, 化
纳米氧化铜的制备及应用前景
（１）以硝酸铜为原料、氢氧化钠．碳酸钠混合溶液为沉淀剂，采用直接沉淀法，通过反应沉淀、过滤、洗涤、干燥、焙烧，制备纳米氧化铜的工艺技术是可行的。通过单因素、正交试验分析，综合考虑产品粒径和制备过程铜收率，得到沉淀反应过程适宜的工艺条件组合是：反应温度２５℃，沉淀剂浓度Ｏ．５ｍｏｌ／Ｌ，反应时间２０ｍｉｎ，沉淀剂用量1.5:1 ；适宜的焙烧条件是：４００℃下焙烧２小时；此时铜收率可达９７％以上，产品粒径可达14nm（２）以硬脂酸钠为改性剂对纳米氧化铜粉体进行表面改性处理，各工艺条件较适宜的取值范围为：改性剂用量６～８％；改性时间２０～３０ｍｉｎ；改性温度５５～６５℃：ｐＨ值７．５～８．０。 以十二烷基苯磺酸钠为改性剂对纳米氧化铜粉体进行表面改性处理，各工艺条件较适宜的取值范围为：改性剂用量６～ｌＯ％；改性时间２０～３０ｍｉｎ；改性温度２５～３５℃；ｐＨ值７．５～８．０。 第一章 综 述 １．１纳米氧化铜的性质、用途及国内外研究现状 １．１．１纳米粒子的基本物理效应㈣’１∞ 当粒子的尺寸进入纳米数量级（１～１００ｍ）时，其本身就会具有表面效应、 体积效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应，因而表现出许多一般固体材料所不具备的奇特物性，主要包括光学、电学、磁学、热学、催化和力学等性质。１．表面效应粒子表面原子与内部原子所处的环境不同，当粒子减小，粒子直径进入纳米数量级时，表面原子的数目及作用就不能忽略，而且这时粒子的比表面积、表面能和表面结合能都会发生很大的变化。人们把由此引起的特殊效应统称为表面效 应。 一般情况下，随着粒径的减小，粒子的表面原子数迅速增加，比表面积急剧变大，表面效应不容忽略。从物理概念上讲，表面原子与体内原子不～样，表面原子的能量比体内原子要高，因此纳米粉体具有高的表面能。以纳米铜微粒为例， 当铜微粒粒径由１００ｍ逐渐减小为１ｍｎ时，纳米铜微粒的比表面积、表面原子 数分率和比表面能随粒径的变化如表１．１所示。 表卜１ 纳米铜微粒的比表面积、表面原子数分率和比表面能随粒径的变化 ４ ２．体积效应 当物质的体积减小时，．将会出现两种情况：一种是物质本身的性质不发生变化，而只是与体积密切相关的性质发生变化，如对于半导体材料来说，其电子自由程变小；另一种是物质本身的性质也发生了变化。因为纳米微粒是由有限个原子或分子组成的，它改变了物质原来由无数个原子或分子组成的属性，所以纳米材料的性质发生了很大的变化。这就称为纳米粒子的体积效应。 ３．量子尺寸效应 当粒子尺寸降低到某一值时，金属费米能级附近的电子能级由准连续变为离散能级的现象和半导体微粒存在不连续的最高被占据分子轨道和最低未被占据分子轨道能级、能隙变宽的现象均称为量子尺寸效应。在纳米半导体中，量子尺寸效应的存在使得银纳米微粒在达到一定尺度时由导体变为绝缘体；而半导体二氧化钛禁带宽度在粒径小到纳米级时显著变宽。在纳米磁性材料中，随着晶粒尺寸的减小，样品的磁有序状态将发生本质性的变化。粗晶状态下的铁磁性材料，当颗粒尺寸小于某一临界值时可以转变为超顺磁状态。这种奇特的磁性转变主要是由量子尺寸效应造成的，从而使得纳米材料与常规的多晶材料在磁性结构上存在很大的差异。４．宏观量子隧道效应宏观物体，当动能低于势能的能垒时，根据经典力学规律是无法逾越势垒的；而对于微观粒子，如电子，即使势垒远较粒子动能高，量子力学计算表明，粒子的态函数在势垒中或势垒后就非零，这表明微观粒子具有进入和穿越势垒的能力，称之为隧道效应。宏观物理量如磁化强度等，在纳米尺度时将会受到微观机制的影响，也即微观的量子效应可以在宏观物理量中表现出来，称之为宏观量子 隧道效应。 早期人们曾在研究中用宏观量子隧道效应来解释镍超微粒子在低温继续保持超顺磁性。近年来人们发现Ｆｅ．Ｎｉ薄膜中畴壁运动速度在低于一
一种用于制备氧化镓纳米线的方法
一种用于制备氧化镓纳米线的方法 技术领域 本发明涉及一种利用MOCVD制备氧化镓纳米线的方法，实现简单有效的氧化镓纳米线，提高其质量。GaN膜质量的蓝宝石图形衬底的设计和制备方法，涉及半导体材料制备领域。 背景技术 目前GaN薄膜还是生长在异质衬底上，如蓝宝石、碳化硅及硅等。蓝宝石目前是最广泛应用的衬底材料，但是由于其晶格与GaN失配较大，因此在其上生长的GaN薄膜质量较差。为了提高GaN的结晶质量，人们将蓝宝石衬底制备图形化，可以大幅提高GaN的结晶质量。目前，针对图形化衬底已经有各种图形，包括圆锥形、圆台形、三角锥形、三棱台形等。但是，这些蓝宝石图形大多没有考虑到露出晶面对生长质量的影响。 发明内容 针对现有MOCVD技术在蓝宝石衬底上制备GaN膜存在的质量较差的问题，本发明提供一种新型蓝宝石衬底图形来提高GaN薄膜质量。通过在蓝宝石衬底上制备多个规则排列的蓝宝石r晶面暴露的三棱锥（或三棱台），有效地降低其上生长的GaN膜内由应力引起的缺陷的密度。 本发明提供一种用于提高GaN膜质量的蓝宝石图形衬底，采用光刻与等离子刻蚀的方法来制备，具体包括以下步骤：
步骤1：在c面蓝宝石衬底上做规则排列的三角形光刻胶图形，其中三角形的一条底边在衬底平面内的垂直方向与蓝宝石衬底的参考边（1120）方向呈30度角。 步骤2：利用ICP干法刻蚀技术将光刻图形转移到蓝宝石衬底上。 其中蓝宝石图形衬底的表面为规则排列的r面暴露的三棱锥（或三棱台），且周期性相邻，该三棱锥（或三棱台）的底面为等边三角形由蓝宝石c面构成，三个侧面由蓝宝石（1102）面（即r面）构成，每个r面法线与c面蓝宝石的c轴所成角度为固定值（精确到小数点后一位的计算值为57.6度）。 其中由于几何关系的限制，当三棱锥在垂直于蓝宝石底面的高度确定后，三棱锥的形状也就确定下来。 其中三棱锥在垂直于c面蓝宝石衬底的方向的高度在3微米以下。 其中三棱锥底面边长在0.01微米到20微米之间。 其中在c面蓝宝石图形衬底上三棱锥（或三棱台）的尺寸和排布可有多种组合方式。 其中其中在c面蓝宝石图形衬底上三棱锥和三棱台体的尺寸与排布可有多种组合方式。 附图说明 为进一步说明本发明的具体技术内容，以下结合实施例及附件图详细说明： 图1是本发明中三棱锥的几何图形和各面构成图。
纳米氧化镁的制备及其红外吸收性能研究
纳米氧化镁的制备及其红外吸收性能研究 纳米氧化镁是一种新型高功能精细无机材料,除了具有普通氧化镁的性质和用途外,由于粒子进入纳米尺度,使纳米氧化镁因纳米粒子所共有的表面效应、量子尺寸效应、体积效应、宏观量子隧道效应,而具有一系列普通氧化镁所不具备的性质,从而开丰要辟了一系列新的应用领域。纳米氧化镁具有不同于本体材料的热、光、电、力学、化学等特殊性能,在工业上有重要的应用前景和巨大的经济潜力。 红外吸收是隐身技术的一种,红外隐身材料是当前隐身技术研究的一个热点,它具有广阔的研究前景。本文采用液相沉淀热分解法制备纳米氧化镁,以不同的镁盐与沉淀剂氢氧化钠合成前驱物氢氧化镁,通过控制反应物加入方式、反应时间及温度、机械搅拌速度等因素,控制纳米氧化镁前驱物的粒度及形貌,并通过添加晶型控制剂控制其形貌。对于前驱物,通过马弗炉煅烧后得到纳米氧化镁产品。煅烧过程中,通过控制煅烧温度及煅烧时间等因素,控制纳米氧化镁的粒度。借助于X-射线衍射仪（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）等测试手段,对前驱物和纳米氧化镁进行检测,确定其物相组成、产品平均粒度和形貌,并最终得到制备不同粒度及不同形貌的纳米氧化镁产品的工艺流程。 论文还研究了不同粒度及不同形貌纳米氧化镁产品的红外吸收特性,通过傅里叶红外光谱仪（FTIR）测定纳米氧化镁红外吸收带,并与普通方镁石的红外吸收特性做对比,研究其特殊性能。研究结果表明:采用液相沉淀法制备纳米氧化镁时,主要的影响因素有反应时间、反应温度、晶型控制剂的种类和用量、机械搅拌速度以及煅烧时间和温度。 以上因素均在一定程度上影响纳米氧化镁产品的性能。搅拌速度的增大、反应时间的延长以及反应温度的升高均使纳米氧化镁延一定方向生长,使其形貌趋于短棒状。
纳米氧化镁制备方法及性质应用综述全解
纳米氧化镁制备方法及性质应用 冯云会高恩军* （沈阳化工大学配位化学研究室,辽宁省无机分子基化学重点实验室） 摘要：纳米氧化镁作为一种重要的无机化工产品，由于其尺寸大小而使它具有 优异的性能，因此在各个领域被广泛应用。该文章对纳米氧化镁的制备方法做了详细的介绍，包括气相法、液相法、和固相法以及物理方法等；阐述了纳米氧化镁的吸附性能、分解性能以及杀菌性能。 关键词：纳米氧化镁;吸附;分解;杀菌 随着纳米材料技术的发展，人们的研究范围不再局限于镁合金、镁盐等，而 是聚焦于更小尺寸的纳米氧化镁。于是，纳米氧化镁作为一种新型功能无机材料 应运而生。纳米氧化镁产品为白色粉末、无毒、无味，产品粒径小，一般介于 1~100nm，具有较大的比表面积。由于纳米氧化镁尺寸较小，才使得它具有量子尺寸效应、表面效应、小尺寸效应、表面效应和宏观两字隧道效应等特殊性质，这导致了它具有不同于本体材料的光、电、磁等化学性能[1]，做成涂料可以起到隐身的作用[2]。另外，研究发现尺寸达到纳米级别的抗菌材料一般具有更强的抗菌活性，而且杀菌效果与纳米粒子的粒径大小，分散程度，比表面积有关，纳米氧化镁能不依赖光照产生抗菌活性[3]。例如在制备高性能的纳米相氧化铝陶瓷的时候可用纳米氧化镁作为烧结助剂，这样可以在低温的条件下烧结成致密的细晶陶瓷，降低生产成本；以纳米氧化镁和纳米氧化钇或稀土金属氧化物为复合稳定剂烧成及热处理制成的力学性能优良，抗高温老化的部分稳定氧化锆陶瓷可广泛用作高温工程部件及高级耐火材料。 1. 制备纳米氧化镁的物理方法 1.1物理方法 制备纳米氧化镁常见的物理方法分为三种，即真空蒸发法、溶剂蒸发法、惰 性气体蒸发法。其中溶剂蒸发法可细分为喷雾干燥发、喷雾热解法、冷冻干燥[4]。 基金项目：沈阳市科技基金资助，NO：F16-208-6-00 通讯作者：高恩军，男，1962年1月生，理学博士，二级教授，从事化学与材料学领域研究工作，E-mail:enjungao@https://www.360docs.net/doc/da292882.html,
锂电池用纳米氧化镁
锂电池材料用纳米氧化镁 概述 CAS号：1309-48-4 纳米级氧化镁具有明显的小尺寸、大表面效应、量子尺寸效应和宏观隧道效应，表面经改性处理，无团聚现象，在体系中有更好的分散性和纳米活性，从而发挥了纳米氧化镁粒子的光、电、磁场、热、量子效应，纳米氧化镁运用到电池材料中，可提高电池的循环性和充放电次数，延长电池的使用寿命。 技术指标 型号SS-MG30D 氧化镁纯度≥99.9% 一次粒径（TEM）30-40nm pH值8-11 比表面积15-30m2/g 干燥失重≤1.0% 灼烧失重≤2.0% 氯化物＜0.035% 电子级活化剂≤0.2% 应用范围 1.添加到锂离子蓄电池正极材料中 在锂离子蓄电池正极材料中添加适量的SS-MG30D，所得正极材料拥有大于１40mAh/g 的可逆放电容量，且循环性能良好。在正极材料中使用可以提高导电性，建议添加量 0.3-0.5%左右。 2.添加到锌镍蓄电池中 通过物理混合的方法在锌负极活性物质中掺入SS-MG30D，可减少充放电极化、减少循环后期的内阻、提高负板活性物质利用率、延长电池循环寿命，适宜添加量为1.0-2.0%左右，添加量不宜过多。 3.添加到高氯化锌电池中 在正极活性物质中添加少量的氧化镁可以调节电液酸度,减缓自放电,抑制电池气胀,提高贮存性能,且对提高放电容量及促进浆层糊化有独特的效果。建议添加量0.5-1%，并调节合适的pH值。 4.添加到镉镍蓄电池中的应用 在镉电极中添加适量的氧化镁、氧化锌和氧化铁可提高活性物质利用率；添加氧化镁，三氧化二铟和氧化锌，可提高密封镉镍蓄电池的荷电保持能力。
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纳米氧化镁在锂电池中的应用特性
纳米氧化镁在锂电池中的应用特性 1.锂离子电池高容量锡复合物负极材料添加剂 锂离子电池高容量锡复合物负极材料选择加入直径在０．05～１０微米之间的ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、Ｃｒ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３、ＣｅＯ２、ＭｇＯ、ＳｉＣ、ＢａＳＯ等不溶性固体微粒１０～１００ｇ/Ｌ；该方法制得的镍－固体微粒－锡复合物负极材料作为锂离子电池负极比容量高、首次充放电效率高、循环性能稳定。 2.锂电池正极材料，以纳米氧化镁作为导电掺杂剂通过固相反应制得掺镁锂铁锰磷酸盐，其进一步制得纳米结构的正极材料，其电导率可达10-2S/cm，实际放电容量达到240mAh/g。该新型正极材料具有低价、高能和安全的特性，不仅适用于中小型聚合物、胶体和液体锂离子电池中，尤其适用于大功率动力电池。 3.用于可充电锂电池的正极活性物质，添加一定量的纳米氧化镁，氧化铝等金属氧化物形成的涂层，其断裂韧度至少为MPam1/2 4.提高尖晶石锰酸锂电池容量及循环性能，在尖晶石锰酸锂作正极材料的锂离子电池电解液中加入纳米氧化镁做脱酸剂除酸，加入量为电解液重量的％，通过对电解液除酸，使电解液中游离酸HF的含量降至20ppm以下，减轻了HF对LiMn2O4的溶解作用，提高了LiMn2O4的容量和循环性能。 5.纳米氧化镁作为ｐＨ调节剂的碱溶液与一种作为络合剂的氨水溶液加至含钴盐及镍盐的混合水溶液中，共沉淀Ｎｉ－Ｃｏ复合氢氧化物；（ｂ）、将氢氧化锂加至该复合氢氧化物中，并于２８０～４２０℃下热处理此混合物；以及（ｃ）、于６５０～７５０℃下热处理在步骤（ｂ）中所得的产物。与共沉淀的时间相关，此锂复合氧化物的平均粒径减小，或堆积密度因此增加。当此锂复合氧化物用作阳极活性材料时，能够得到一种高电容量的锂离子二次电池。纳米氧化镁添加量在%左右。 6.玻碳电极材料抛光，通常用金刚砂、氧化铈、氧化锆、纳米氧化镁、氧化铝，抛光时总是按抛光剂粒度较低的顺序依次进行研磨。制得的玻碳电极具有导电性高、对化学药品稳定性好、气体无法通过电极、纯度高、价格便宜、氢过电位和氧过电位小以及表面容易再生等特点，因而应用比较广泛。
纳米氧化锆的制备及其干燥技术_温立哲
收稿日期:2001-05-17 基金项目:广东省自然科学基金(000028);广东省教育厅自然科学研究项目资助(2000024) 作者简介:温立哲(1975-),男,2000级硕士研究生,主要研究方向为纳米氧化锆的制备. 纳米氧化锆的制备及其干燥技术 温立哲1,余忠民2,黄慧民1,周立清1,邓淑华 1 (1 广东工业大学轻工化工学院,广东广州510090 2 广东省质量监督局,广东广州510240) 摘要:纳米氧化锆是一种新型的高科技材料,由于其具有很多特殊的性质,因而有着广泛而重要的用 途 本文根据国内外研究制备纳米氧化锆的最新进展和其发展趋势,综述了纳米氧化锆的各种制备 的方法和干燥技术,并提出目前制备中存在的问题 关键词:纳米材料;氧化锆;干燥 中图分类号:TQ134.12 文献标识码:A 文章编号:1007-7162(2002)01-0063-07引 言 纳米级材料是指晶粒尺寸在0 1nm 到100nm 之间处于原子簇和宏观物体交接区域的超细微粒,由于纳米结构单元的尺度与物质中许多特性长度,如电子的德布洛意波长、超导相干长度、隧穿热垒厚度、铁磁性临界尺寸等相当,从而导致了纳米材料具有了不同于微观的原子、分子,也不同于宏观物体的物理化学特性 二氧化锆是一种具有高熔点(2700 )和高沸点、导热系数小、热膨脉系数大、耐高温、耐磨性好、抗蚀性能优良的金属氧化物材料 纳米级二氧化锆粉体材料因具有某些独特性能,如常温下为绝缘体,高温下则具有导电性、敏感特性、增韧性等 目前已用于制造结构陶瓷(如反应堆包套、航空发动机的排杠、汽缸内衬等)、功能陶瓷(如气体、温度、湿度、声传感器等)、压电陶瓷、电子陶瓷(如电容器、震荡器、蜂鸣器、调节器、电热组件等)、生物陶瓷、高温燃料电池、高温光学组件、磁流体发电机电极等高科技产品 有研究表明:100nm 的ZrO 2在拉伸疲劳试验中晶粒出现了300%的超塑性,由于晶粒粒径的减小,材料性能有了数量级的提高,烧结温度大大下降 作为添加剂它能使脆性材料增韧,韧性材料强度更强,使陶瓷材料的脆性问题可望得到解决 由于ZrO 2的化学稳定性好,表面同时具有酸性和碱性,同时拥有氧化性和还原性,又是 型半导体,易产生氧空穴,用作催化剂载体可与活性组份产生较强的相互作用 另外由于超细粒子具有高的比表面积和丰富的表面缺陷,所以超细Zr O 2在催化领域的应用前景广阔 因此研究纳米氧化锆的制备应用技术意义重大,已成为目前科技工作者关注和研究的热点[1],这也是我国九五规划重点发项目之一,以下就其制备和干燥技术进行介绍 1 纳米ZrO 2制备方法 纳米微粒的制备方法一般可分为物理方法和化学方法,化学法又可分为气相化学法和液相第19卷第1期 2002年3月广东工业大学学报Journal o f Guangdong University of Technology Vol 19No 1 March 2002
活性纳米氧化铜的制备_李树新
第27卷第4期河北工业科技 Vo l.27,N o.42010年7月 H ebei Journal o f Indust rial Science and T echnolo gy July 2010 文章编号:1008-1534(2010)04-0245-03 活性纳米氧化铜的制备 李树新1,崔云丽2 (1.唐山轻工业研究所,河北唐山 063000;2.河北科技大学化学与制药工程学院,河北石家庄 050018) 摘 要:以硫酸铜为原料,通过在反应中引入合适的助剂,采用沉淀转化法制备出活性纳米氧化铜产品。研究了助剂加入量、加碱时间、反应物的质量浓度、反应温度等因素对产品质量的影响,通过实验确定了最佳反应条件。经过产品性能检测,产品粒径达到了60nm ,满足了境外某公司对产品性能的要求。 关键词:硫酸铜;活性纳米氧化铜;制备中图分类号:TQ132 文献标志码:A Preparation of activated nanometer -sized cupric ox ide LI Shu -x in 1,CU I Yun -li 2 (1.T ang shan Research Inst itute of L ig ht Industr y,T angshan Hebei 063000,China;2.College o f Chemical and Pharmaceut ical Engineering ,H ebei U niver sity o f Science and T echno lo gy ,Shijiazhuang H ebei 050018,China) Abstract:T he activ ated nano meter -sized cupric ox ide was prepared by precipit ation tr ansfo rmatio n metho d.During this reac -tio n,cupric sulfate was the mater ial and the quantitative assistant s w ere dr opped.T he effects of reaction temperature,reaction time,assistants and mater ial concentr atio n on the propert y of the product w ere st udied in detail.T he optimum pr epar ing cond-i tio ns w ere deter mined.T he pr operty of the product was analy zed and char acterized,and the par ticle diameter is abo ut 60nm,w hich meets the demand o f so me for eign company. Key words:cupr ic sulfate;activ ated nanometer -sized cupric ox ide;pr epar ation 收稿日期:2010-03-28责任编辑:张士莹 作者简介:李树新(1966-),男,河北丰南人,工程师,主要从事橡胶塑料产品开发与检测方面的研究。 氧化铜(cupric oxide)是一种重要的无机化工产品,属于用途广泛的无机原料之一,活性纳米氧化 铜的研究和生产又为氧化铜的应用开辟了一片新的天地。纳米氧化铜是由数目较少的原子或分子组成,其原子或分子在热力学上处于亚稳态,使得超微粒在保持原物质的化学性质的同时,在磁性、光吸收、热阻、化学活性、催化性能和熔点等各方面表现出奇异的性能。纳米氧化铜复合材料在化学反应中可用作促进复合固体推进剂中高氯酸铵分解的一种催化剂,具有良好的催化性能。此外,氧化铜粉末或 它与其他化合物的混合物是用于制备超电导材料的物质中较好的物质之一[1-2]。随着电镀技术的发展,活性纳米氧化铜在电镀行业上又会有一个更加广阔的市场。 笔者开发的活性纳米氧化铜产品主要用于化学镀铜。化学镀铜是十分重要的镀种,随着电子工业的发展,特别是电子计算机、电子通讯设备以及家用电器的高速发展,使得双面和多层印刷电路板和其他非金属材料(如塑料、陶瓷等)的化学镀铜的需求量很大。化学镀铜的阴极反应为Cu 2++2e y Cu,阳极 反应为2H CHO+4OH -y 2HCOO - +H 2+2H 2O+2e 。在镀铜过程中,随着电镀过程的不断进行,镀液中的铜含量及碱度会逐步降低,必须经常按分析结果或凭经验补充铜盐及NaOH [3] ,由此会影响产
一纳米氧化镁为模板一步法制备多级孔炭材料解读
第一部分文献综述 1.1 多孔炭的研究背景与意义 伴随着全球经济的快速发展和科技水平的进步，煤、石油和天然气等化石燃料消耗逐年增加，日渐枯竭，并且化石燃料的利用造成严重的环境污染，如温室效应、酸雨、大气颗粒物污染、臭氧层破坏和生态环境破坏等。人类正面临着资源短缺、环境污染、生态破坏等迫切需要解决的问题，全球经济和会的可持续发展也面临着严峻的考验。人们迫切需要开发利用新能源和可再生清洁能源来解决日趋短缺的能源问题和日益严重的环境污染。 化学储能装置具有使用方便，性能可靠，便于携带，容量、电流和电压可在相当大的范围内任意组合和对环境无污染等许多优点，在新能源技术的开发和利用中占有重要地位。储氢、储锂和超级电容器等储能装置的电极材料的研究成为材料研究中的热点。在所有的储能材料中，多孔碳材料由于具有大的比表面积，均一的孔径分布，孔结构可调等优点，是迄今为止最理想的储能材料。除此之外，多孔碳材料由于具有均匀的孔径分布，吸收储存气体和液体性能也非常优秀，常被应用于环境保护，制药和化工等领域，作为有毒气体和液体的净化吸收剂。 在近十几年间，有关多孔碳材料方面的报告和论文大批量在国际会议和国际学术刊物上发表，表明多孔碳材料已经成为当今科学界的研究热点。经过科研人员多年不断的试验研究，大批量孔径尺寸分布均匀且可以调控、结构组成可以变化、排列样式和孔道形态多种多样的多孔碳材料可以通过各种各样的合成方法被制备出来。尽管人们已经取得了许多成果，但是多孔碳材料仍然存在许多不足，需要我们去探索和解决，多孔碳材料的性能与实际应用有一定的差距，也有待进一步提高。未来仍然需要我们不断努力去开发成本低，制备过程
一维氧化镓纳米材料研究进展
一维氧化镓纳米材料研究进展 摘要：本文从β-Ga2O3的制备，性质及β-Ga2O3在气体传感器和深紫外光电探测器的纳米器件中的应用等方面，介绍了一维β-Ga2O3纳米材料。 关键词：氧化镓；一维纳米材料；气体传感器；光电探测器 Research Progress of One - dimensional Gallium Oxide Nanomaterials Abstract：In this paper one-dimensional β-Ga2O3 nanomaterials are introduced from the aspects of preparation and properties of β-Ga2O3 and the application of β-Ga2O3 in nanosensors of gas sensors and deep ultraviolet photodetectors. Key words: gallium oxide; one-dimensional nanomaterials; gas sensors; photodetectors 1.引言 随着电子技术的发展，微米级器件研发利用已不能满足器件对高集成度和低功耗的要求，并且器件集成度的提高要求器件特征尺寸必须减小。相比于块体材料，由于一维纳米材料具有优异的光、电、磁等性能，近年来一维纳米材料己经成为纳米材料研究热点[1]。金属氧化物纳米线材料是纳米结构中非常独特的一种类型，是电荷的最小载体，不仅可以作为可靠的纳米尺度连接线，自身更具有器件功能。通过掺杂手段，可以方便地获得掺杂纳米线及其异质结结构。因此，金属氧化物纳米线是构筑纳米传感器件的理想基元[2]。 氧化镓（Ga2O3）是一种直接带隙半导体材料，其吸收带在240nm-280nm之间[3]，常温下其能隙带宽为4.9eV，并拥有良好的热稳定性和化学稳定性，此外还具有优良的导电以及发光性质[4]，因此可使用在透明导电膜、光电元件、气体传感器等方面。 氧化镓有许多不同的晶体结构，常见的有α、β、γ三种结构[4]。其中β-Ga2O3是具有单斜结构的半导体晶体材料，在室温下结构稳定，且单晶可以导电[3]。目前已经见诸报道的利用CVD方法得到的氧化镓几乎全部都是β相。
纳米氧化镁的在抗菌材料上的应用
纳米氧化镁的在抗菌材料上的应用 氧化镁极易水合，并在表面形成一层氢氧化镁，溶解在溶液中的氧通过单电子还原反应生成活性氧离子。氧化镁的表面包覆一层氢氧根离子，由于氧气在碱性环境中具有化学稳定性，所以高浓度的活性氧离子得以在氧化镁表面存在。而活性氧离子有强的氧化性，可以破坏细菌的细胞膜壁的肽键结构从而迅速杀死细菌。 另外，泽辉化工纳米氧化镁粒子可以产生破坏性吸附，也可能将细菌的细胞膜破坏。这样的抗菌机理可以克服银系抗菌剂作用慢、易变色和二氧化钛系抗菌剂需要紫外线照射的不足。 目前氧化镁抗菌材料的开发路径主要有两条： 第一，通过粒径大小、形貌特征等控制，提高纳米氧化镁的抗菌性能。比如，科学家已成功开发出了一种鳞片状纳米氧化镁粉体，对炭疽热、葡萄球菌、大肠杆菌等表现出极强的抗菌杀菌能力。 第二，通过氧化镁和其他抗菌材料的复合，开发新型复合抗菌材料。主要有活性炭/氧化镁、金属氧化物/氧化镁和氯气，溴气/氧化镁等。 将纳米氧化镁粉体均匀分散在活性炭基体上，对金色葡萄球菌有良好的抗菌性。 卤族元素的气体氯气，溴气是强杀菌剂，但具有剧毒和高的蒸汽压而不能单独使用，可以利用氧化镁表面强吸附作用形成稳定的氧化镁/卤族元素的气体体系，从而可以安全高效的使用。 在金属氧化物复合抗菌剂方面，用化学共沉积法制备氧化镁/二氧化钛复合粉体，研究其抗菌机理：二氧化钛在紫外光作用下发生光催化生成电子一空穴，但是它很容易复合而失去光催化性和抗菌性能。氧化镁电子层表面存在缺陷，可以接受电子和孔穴，从而抑制了光生电子空穴的复合，提高了光催化效率，改善了抗菌性能。 生产实践中，纳米氧化镁在抗菌陶瓷、抗菌塑料等诸多抗菌材料的开发方面都有重要应用。
纳米二氧化锆研究进展_制备
纳米二氧化锆研究进展—— 制备Ξ 王晓莉1,安欣林2 (1.内蒙古石油化学工业检验测试所,内蒙古呼和浩特 010020;2.河北工业大学化工学院,天津红桥区 300130) 摘 要:本文主要对纳米二氧化锆的制备技术进行总结,阐述了各种制备技术的原理,并分析各种制备技术的优缺点。 关键词:纳米二氧化锆;水解法;制备 二氧化锆是唯一具有酸性、碱性、氧化性和还原性的金属氧化物,因此在工业合成、催化剂、催化剂载体、特种陶瓷等方面有较大的应用价值。为了更好满足应用方面的要求,二氧化锆呈现出高纯化、纳米化、复合化的发展趋势,因此纳米二氧化锆的制备研究〔1-3〕、介孔二氧化锆的制备研究〔4,5〕、二氧化锆的掺杂研究〔6-10〕等新兴课题将是未来一段时间需要大力开展的工作。 1 醇盐水解法 此法是将有机溶液中混合着锆和稳定剂的醇盐进行加水分解的方法。这种方法可以制得微细而高纯度的、易烧结的粉料。Zr(OR)4(R为烷基)一般可溶于乙醇,遇水后很容易分解成乙醇和氧化物或共水化物: Zr(OR)4+4H2O→Zr(OH)4↓+4HOR↑ 然后经过过滤、干燥、粉碎、煅烧得到二氧化锆粉体。 此法的优点是:①几乎全为一次粒子,团聚很少;②粒子的大小和形状均一;③化学纯度和相结构的单一性好。缺点是原料制备工艺较为复杂,成本较高。 2 水解沉淀法 此法是长时间地沸腾锆盐溶液,使水解生成的挥发性酸HC l或HNO3不断蒸发除去,从而使如下水解反应平衡不断向右移动: Z r OC l2+(3+n)H2O→Z r(OH)4 nH2O+2H C l↑ Z r O(N O3)2+(3+n)H2O→ Z r(OH)4 nH2O+2H N O3↑ 然后经过过滤、洗涤、干燥、煅烧等过程制得二氧化锆粉体。工艺流程图如下所示: 锆盐溶液→水解沉淀→过滤→洗涤→干燥 →煅烧→二氧化锆粉体 Zr OC l2浓度控制在0.2～0.3m o l L。 此法的优点是操作简便。缺点是反应时间较长(>48小时),耗能较大,所得粉体也存在团聚现象。3 反向胶团法〔11〕 反向胶团法是由水、油、表面活性剂组成的热力学体系,其中水被表面活性剂单层包裹形成微水池,分散在油相中。在这种具备纳米尺度的微水环境中,应用金属醇盐可制备纳米微粒,其原理是该环境中所产生的颗粒被微水池大小有效限制,使成核、生长、聚结、团聚等过程局限在一个微小的球形液滴内,形成球形颗粒且避免颗粒的进一步长大。 这一方法的关键之一是形成油包水型乳化液,且必须有适当的表面活性剂存在,以便形成稳定的乳化液。为此,所用的表面活性剂的亲水 疏水平衡常数应在3～6范围内。此外,金属离子以反胶团溶液形式存在,是利用反胶团制备超细粉的必要条件。 方小龙、杨传芳等〔12〕研究湿化学工艺条件对Zr O2(Y2O3)超细颗粒团聚的影响,实验分别用水相共沉淀法和反胶团共沉淀法制备了二氧化锆前驱体即氢氧化锆胶体,对前驱体分别进行水洗和无水乙醇超声洗涤,并在不同温度下真空干燥,干燥后的前驱体在600℃煅烧2h,得到晶体Zr O2(Y2O3)粉末。对干燥前驱体进行T G-D TA和FT I R分析,并对二氧化锆晶体颗粒进行T E M观察,证实反胶团法制备过程中乙氧基能紧密的吸附在沉淀物表面,从而使颗粒的分散性能增强,而且相对于水相共沉淀制备法,其前驱体吸附水较少,可以大大减少煅烧粉末中硬团聚的产生。 该法制得的Zr O2(Y2O3)粉体优点是分散性能好,颗粒粒度细,分布窄;缺点是生产过程复杂,成本也较高。 4 喷雾热分解法 03内蒙古石油化工 2007年第5期 Ξ收稿日期:2006-11-12