一维氧化锌纳米棒制备技术的最新研究进展
3上海市科委纳米专项基金资助项目(05nm05011) 施利毅:男,1963年生,教授,博导,主要从事纳米材料的制备及工业化应用 Tel :0212661338002803 E 2mail :sly0726@https://www.wendangku.net/doc/532050966.html,
一维氧化锌纳米棒制备技术的最新研究进展3
施利毅1,2,马书蕊1,冯 欣3,王少飞1
(1 上海大学理学院,上海200444;2 上海大学纳米科学与技术研究中心,上海200444;3 上海大学材料科学与工程学院,上海200072)
摘要 综述了一维氧化锌纳米棒制备技术的研究进展,着重介绍了氧化锌纳米棒的气相和液相合成方法。介
绍了不同方法的反应特征、产物形貌及其性能,并对水热法、模板法、热分解前驱物法、离子液体分解法和化学气相沉积法的生长机理进行了描述,展望了一维氧化锌纳米棒的后续研究。
关键词 一维 氧化锌 纳米棒 制备
The N e w est Synthetic Routes of One 2dimensional Z nO N anorods
S H I Liyi 1,2,MA Shurui 1,FEN G Xin 3,WAN G Shaofei 1
(1 College of Sciences ,Shanghai University ,Shanghai 200444;
2 Research Center of Nano 2science and Technology ,Shanghai University ,Shanghai 200444;3 School of Material Science and Engineering ,Shanghai University ,Shanghai 200072)
Abstract This paper reviews the progress of the preparation of one 2dimensional ZnO nanorods.The synthetic
methods of liquid phase and vapor phase are emphatically introduced.The fabrication conditions ,morphology and properties of the products of various routes are discussed.In addition ,some growth mechanisms are also investigated ,including the hydrothermal process ,template 2oriented growth ,high 2temperature decomposition ,ionic liquid decompo 2sition and thermal chemical vapor deposition.At the same time ,the further researches of ZnO nanorods are proposed.
K ey w ords one 2dimension ,ZnO ,nanorods ,preparation
一维半导体纳米结构材料,如纳米棒、纳米线、纳米带和纳米管等,由于具有纳米结构的独特性能,在新器件、新技术方面将会得到广泛的应用[1～4]。ZnO 是一种重要的宽禁带半导体材料,室温下能带带隙为3.37eV ,激子束缚能高达60meV ,显示出近UV 发射、透明导电性和压电性能[5]。此外,ZnO 还具有生物安全性和生物适应性,有望不需要包覆即可在生物医学上得到应用。目前,已通过各种方法制备出了多种形貌的ZnO 纳米结构。其中,一维ZnO 纳米棒具有独特的光学、电学和声学等性质,使其在太阳能电池、表面声波、压电材料、紫外线掩码、气体传感器、生物传感器等领域拥有广阔的应用前景[6,7]。
近年来,关于一维ZnO 纳米棒的制备已进行了大量的研究,并对其生长机理进行了一定的探索。本文将对一维ZnO 纳米棒的最新制备方法作一综述。
1 液相法
液相法是目前广泛采用的一种合成纳米材料的方法,其特点是:原料易得、化学组成控制准确、设备简单以及工业化成本较低。
1.1 水(溶剂)热法
水(溶剂)热法是液相法中制备一维纳米材料的一种常用方法,一般是将可溶性锌盐和沉淀剂及适量表面活性剂在聚四氟乙烯内衬的高压釜中反应。
浙江大学陶新永等[8]采用聚乙二醇(PEG 220000)辅助水热
法,在120℃保温2～12h ,合成了结晶良好的六方ZnO 纳米棒。PL 谱表明适当退火处理后产物有较好的光致发光特性。
北京大学郭敏等[9]在修饰过的ZnO 纳米粒子膜的ITO 基底上成功地制备出具有高长径比、高度取向的ZnO 纳米棒阵列,水热反应2h 后90%以上的纳米棒直径为120～190nm ,长
度为4
μm 。ZnO 纳米棒与基底垂直,具有沿[001]晶向择优生长的特征,并且基本上无氧空位的存在。
Herrera 2Zald ívar 等[10]采用改进的水热技术,以醋酸锌和氢氧化钠为原料,乙二胺作软模板,80～100℃反应得到的ZnO
纳米棒,平均直径约为200nm ,长度可达5.0
μm 。其形态如图1所示
。
图1 在Au 覆盖的玻璃衬底上Z nO 纳米棒的SEM 照片
Fig.1 SEM im age of dispersed nanorods on
a gold coated glass substrate
Li 等[11]在反应物中加入短链聚合体聚乙二醇(PEG 2400),
通过控制条件,选择性地合成ZnO 纳米棒和纳米线。反应过程中,PEG 均一整齐的链状结构容易吸附在金属氧化物胶体的表面,使胶体的活性大大降低。从胶体生长动力学来看,如果胶体表面某部分吸附了聚合物,相应方向的胶体生长将受到限制。因此,金属氧化物胶体中加入PEG 后,某些方向的胶体生长将受到限制,最终导致晶体生长的各向异性。进一步研究了PEG 2400的用量与最终ZnO 形态的关系,结果表明,当PEG 2400为2～10mL ,得到一维ZnO 纳米结构;当PEG 2400<2mL ,得到不规则粒子;当PEG 2400>10mL ,得到球形粒子。原因在于,PEG 2400浓度过低,胶体表面不能被有效覆盖;浓度过高,胶体表面被完全包覆,都达不到一维生长的目的。
此外,以有机溶剂作为反应介质的溶剂热合成方法也可以用来制备一维ZnO 纳米材料。陈友存等[12]以醋酸锌和尿素为主要原料,利用油酸在正十六烷烃中形成棒状反向胶束为模板,采用微乳2溶剂热法控制合成了ZnO 微晶。棒状ZnO 微晶的平均直径为50nm ,长度为320nm 。Y in 等[13]在油酸和三辛胺溶剂中,286℃热处理醋酸锌得到单分散的ZnO 纳米棒,其直径为2nm ,长度为40～50nm 。比以前报道的用各种方法制备的ZnO 纳米棒的尺寸都小,显示出明显的量子尺寸效应。
1.2 模板法
模板法是合成一维纳米材料的一项有效技术,具有良好的可控制性,可利用其空间限制作用和模板剂的调试作用对合成材料的大小、形貌、结构和排布等进行控制。模板法通常是用孔径为纳米级到微米级的多孔材料作为模板,结合电化学、沉淀法、溶胶2凝胶法和气相沉淀法等技术使物质原子或离子沉淀在模板的孔壁上,形成所需的纳米结构。模板合成法制备纳米结构材料具有以下特点:①所用膜容易制备,合成方法简单;②由于膜孔孔径大小一致,制备的材料同样具有孔径相同、单分散的结构;③在膜孔中形成的纳米材料容易从模板分离出来。
Tak 等[14]在氨水溶液中、硅模板上制备高度取向的ZnO 纳米棒。通过热蒸发,很薄的锌金属沉积在硅模板上,沉积层厚度约为40nm 。将温度控制在60～90℃,即有结构均一的ZnO 纳米棒生成,生长时间平均为6h 。其形态如图2所示
。
图2 在Z n/Si 衬底上Z nO 纳米棒的SEM 照片Fig.2 SEM im ages of Z nO nanorods grow n on Z n/Si substrate (a)top view,(b)tilt view,(c ,d)edge tilt view.C enter photograph (inset)d emonstrates u niform Z nO nanorod grow th on a 42in.Si w afer
Wu 等[15]也用模板法制备了高度取向的ZnO 纳米棒,直径
为60～80nm ,长度450～500nm ,室温下在386nm 附近有很强UV 发射吸收。PL 和Raman 光谱表明该ZnO 纳米棒中有很低的氧空位。Jie 等[16]将高纯的ZnO 粉末(99.99%)和石墨粉混合置于封闭的石英管中,然后在距蒸发源8cm 处放置多孔氧化铝模板(PAO ),再将石英管置于管炉内,1150℃反应10min ,模板的上部和下部均有纳米棒生成。上部棒的直径为100～450nm ,下部棒的直径为50～280nm ,ZnO 材料棒长度分布均匀,为六角晶系,沿c 轴方向生长,在室温下有很强的380nm 紫外光发射和较微弱的520nm 深能级绿光发射。
Ajayan 等[17]最早报道碳纳米管(CN Ts )作为可移去的模板来制备金属氧化物纳米材料。以CN Ts 为模板制备氧化物纳米棒有两种可能机制:一种是氧化物包覆的CN Ts 在加热时有CO/CO 2产生,氧原子来源于金属氧化物,余留的金属或亚氧化物可能被再氧化,并经历重结晶过程,晶粒聚集成棒状;另一种是在加热CN Ts 时,氧化物前驱物原位分解产生晶体,前驱物分解过程中产生H 2O 和/或CO 2气体,在气体的传输带动下,晶粒聚集生长成棒状。K im 等[18]通过有氧条件下热处理多壁碳纳米管(MWN Ts )和Zn 的混合物而在MWN Ts 表层获得ZnO 纳米棒。相信随着对CN Ts 研究的进一步深入,利用其特有的一维尺度作模板来合成纳米棒将具有更大的潜力。
1.3 微乳液法
微乳液是一种高度分散的间隔化液体,水或油相在表面活性剂的作用下以极小的液滴形式分散在油或水中,形成透明、热力学稳定的有序组合体。其结构特点是质点大小或聚集分子层的厚度为纳米量级,分布均匀,为纳米材料的制备提供了有效的模板或微反应器。
Guo 等[19]以十二烷基苯磺酸钠(DBS )作为修饰和保护基,制备了形状规整的六角纤锌矿单晶ZnO 纳米棒。纳米棒的直
径约为140～160nm ,长度为2.04～2.30μm 。反应条件温和、易
控。其形貌如图3所示
。
图3 Z nO 纳米棒的SEM 照片(a)和Z nO 单晶
纳米棒的TEM 照片(b)
Fig.3 SE M morphology of Z nO nanorods (a)and TEM micrograph
of single crystals nanorods (b)(inset displays SAE D p attern)
1.4 热分解前驱物法
热分解前驱物法是在一定的表面活性剂中制得前驱体,然后在适当的温度下焙烧前驱体使其分解获得一维纳米材料。此法简单方便,只要选择适当的表面活性剂,控制反应条件,即可得到所需的一维纳米材料。
Xu 等[20]热分解ZnC 2O 4前驱物获得单晶ZnO 纳米棒,直径约30nm ,长度在几微米左右。其制备过程为:将物质量比为1∶1的Zn (Ac )2与H 2C 2O 4的混合物和5mL 摩尔比为1∶1的聚氧乙烯252壬基苯酚醚(N P 25)与聚氧乙烯292壬基苯酚醚(N P 29)的混合物混合研磨,恒温干燥。于910℃将前驱物与NaCl 盐一起焙烧2h ,可得ZnO 纳米棒。表面活性剂N P 25、
N P 29和NaCl 盐在纳米棒的生长过程中起了重要作用。N P 25/9
除了作模板外,还可作为细小粒子的包裹剂防止其团聚。而
NaCl 盐与前驱物ZnC 2O 4一起焙烧可降低熔融物的粘性,因而使溶剂中组分的流动更容易,从而给纳米棒的生长提供有利的熔盐环境。
Tao 等[21]以醋酸锌和聚乙烯吡咯烷酮(PV P )为原料,在300℃的较低温度下反应24h ,制得规整的单晶ZnO 纳米棒,直
径为40～60nm ,长度为0.5～1.5
μm ,为六角晶系的纤锌矿结构。PVP 在反应中一方面抑制了ZnO 纳米粒子的形成,另一方面有助于ZnO 纳米棒沿(0001)方向一维生长。其形态如图4所示
。
图4 热分解前驱物所得Z nO 纳米棒的SEM 照片Fig.4 SEM im age of Z nO nanorods at high magnif ication
1.5 离子液体分解法
陈利娟等[22]在常压和170℃时的离子液体中分解Zn 2(O H )2,合成了由离子液体修饰的ZnO 纳米棒,直径约25nm ,长度约150nm 。实验过程为:称取一定量Zn (O H )2粉末放入圆底烧瓶中,然后注入5mL 12丁基232乙基四氟硼酸盐,油浴加热,控制温度在170℃反应3h ,离心分离,用无水乙醇洗涤,晾干。其机理为:由于离子液体由阴、阳离子组成,作为反应介质,为反应提供了强的极性环境。ZnO 晶体是极性晶体,具有正、负极面,在离子液体中,具有配位能力的BF -4与Zn (O H )2形成[Zn (O H )2(BF 4)2]2-配离子,这种具有负电性特征的配位离子基团即生长基元容易在ZnO 晶体的正极面叠合;而在负极面上生长则比较困难,因此晶体呈明显的极性生长,表现在晶粒的结晶形貌上呈棒状。该法克服了热分解前驱物时产物易团聚和水热法需在高温高压下进行、对设备的要求较高的缺点,方法简单、可操作性强。
1.6 室温一步合成法
Liu 等[23]用室温一步湿化学法合成高度规整排列的、单分
散性的ZnO 纳米棒,直径为10～30nm ,长径比为50～100。实验过程为:将一定量硝酸锌和氢氧化钠溶解在10～20mL 去离子水中,调整溶液中n (Zn 2+)∶n (O H -)=1∶3～1∶40,加入100mL 或200mL 无水乙醇,再加入5～30mL 乙二胺(EDA )后,
转入250mL 带盖的塑料容器内。室温条件(25±2℃
)下反应1～12天。产物在恒温箱(60℃
)中干燥12h 。由于室温下反应缓慢,结晶良好,大小均匀,完全分散。其形态如图5所示。
2 气相法
气相法是目前生产纳米材料最有效的方法之一。它是以气体为原料,先在气相中通过化学反应形成物质的基本离子,再经过成核和生长两个阶段合成薄膜、粒子和晶体材料。其特点是纯度高、结晶好、粒度可控,但技术设备要求高
。
图5 室温一步合成法所得Z nO 纳米棒的TEM
照片及对应的选区电子衍射斑点
Fig.5 TEM im ages (a ～c)at different m agnif ications ,SAE D
pattern (d,for a framed area of the Z nO nanorods)
2.1 热氧化磁控溅射法
石礼伟等[24]用射频磁控溅射技术在Si (111)衬底上制备金
属锌膜,在空气中退火热氧化合成了一维ZnO 纳米棒。结果表明:ZnO 纳米棒为六方纤锌矿结构单晶相,直径在30～60nm 左
右,长度可达5～8
μm ,在280nm 波长光激发下,有很强的372nm 带边紫外光发射和较微弱的516nm 深能级绿光发射,说明合成的一维ZnO 纳米棒的结晶纯度较高,位错和缺陷较少。
2.2 金属有机气相外延生长(MOVPE)法
用MOV PE 技术生长一维纳米材料不需要金属催化剂,生
长温度范围宽,易于精确控制产品尺寸和掺杂程度,适于大批量生产,且可避免依靠模板的限制作用和催化剂的催化作用在产物中引入杂质的缺点。Park [25]研究组采用低压MOVPE 系统,以二乙基锌和氧气作为反应物,氩气为载流气体,生长温度为400～500℃,在Al 2O 3衬底/薄ZnO 缓冲层上生长了平均直径为25nm 的ZnO 纳米棒阵列。尺寸分布均匀,有良好的c 轴取向和优良的光学特性。其形态如图6所示
。
图6 MOVPE 法制得的Z nO 纳米棒的SEM 照片Fig.6 Z nO nanorods array synthesized by MOVPE
2.3 化学气相沉积法
北京大学张旭东等[26]用简单的无催化剂、高温热蒸发方法制备ZnO 纳米棒,使其具有良好的晶体结构和规则外形,长度
为1～5
μm ,直径约几十纳米。其机理为:沸点低的Zn 先被蒸发出来,Zn 原子在到达衬底的过程中被氧化成ZnO ,并在衬底上形成高密度的纳米级ZnO 晶核;后续蒸发出来的ZnO 原子到达衬底以后,优先在先前形成的ZnO 晶核上发生定向粘附并且晶化,沿ZnO 晶体的c 轴方向生长,最终形成纳米棒,是一个气2
固(VS)生长过程[27]。艾仕云等[28]在Ar+O2气氛中,于900℃制备了直径20～30nm、长径比超过20的ZnO纳米棒。产物对紫外线有很强的吸收作用,利用ZnO纳米棒作为光催化剂对罗丹明进行试验,发现其效果优于纳米TiO2。
Bae等[29]通过锌粉的热化学气相沉积,在500℃的较低温度下,依靠一维纳米结构的继续生长得到高密度的ZnO纳米棒,具有多种异质结构。ZnO纳米棒的直径为80～150nm,长度可达3μm,在一维纳米结构表面垂直排列,沿[001]晶向均匀生长。其生长过程遵循Wagner和Ellis提出的气2液2固(VL S)生长机理[30]。ZnO纳米棒的长度和密度由沉积时间决定。其异质结构显示出强烈的UV光致发光和荧光性能。绿色光的发光强度与ZnO纳米棒的密度密切相关。
Liu等[31]通过等离子增强化学气相沉积法,两步合成均匀分布的ZnO纳米棒。该法不需要催化剂,通过控制晶核形成和生长过程中气体混合物中氧气的量,即得到单晶ZnO纳米棒,沿着晶面的c轴生长。在氢氧气氛中,退火时的光致发光测试表明,间隙锌原子和氧空位造成了绿色光发射,间隙氧原子引起了桔红色发射。
此外,上海硅酸盐研究所通过对气相传输法制备高纯度、复杂形状一维ZnO纳米材料的研究,自组装成直径小于60nm、尺度分布均匀、具有复杂纳米结构的一维ZnO纳米棒,并且实现了对其同质催化和纵向排列的定向控制。
3 结束语
作为一种新型半导体材料,一维ZnO纳米棒的优异特性将会被逐渐认识,应用市场的需求也会随之增多。但已有ZnO纳米棒的制备方法成本较高,或工艺复杂,工业化难度较大。另外,针对ZnO纳米棒的结构和应用性能的相关性研究尚不深入。因此,后续研究应着重开发简单高效、易于工业化的ZnO 纳米棒制备技术,深入研究材料结构对其光、电、磁、声等性能的影响,并加强材料应用技术研究,以期在高性能太阳能电池、光致发光器件、气体传感器和生物传感器等终端产品中充分发挥材料的纳米尺寸效应。
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纳米氧化锌制备法
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《纳米氧化锌制备法》word版
氧化锌制备工艺2008-06-04 12:21阅读(4)评论 (0) D0208、氧化锌制备工艺(本技术资料含国家发 明专利、实用新型专利、科研成果、技术文献、技术说明书、技术配方、技术关键、工艺流程等，全套价格260元) （氧化锌*制备 氧化锌*制取氧化锌*生产氧化锌*开发氧化锌*研究） （氧化锌制备氧化锌制取氧化锌生产 氧化锌开发氧化锌 研究） 1、氨法制取氧化锌方法 2、氨浸法生产低堆积密度纳米氧化锌的方法 3、氨水·碳铵联合浸取络合制备高纯度活性氧化锌的方法 4、氨水循环络合法生产高纯度活性氧化锌的工艺 5、表面包覆金属钛或铝化合物的纳米氧化锌粉体及制备方法 6、表面改性的纳米氧化锌水分散体及其制备方法和用途
7、超声波-微波联合法从锌浮渣中制备活性氧化锌的方法 8、超微粒子氧化锌及其制造方法和使用其的化妆材料 9、超微氧化锌制取的工艺与装置 10、超细活性氧化锌的制备方法 11、超细氧化锌复合物及其制备方法 12、成核生长分步进行的液相制取超细氧化锌的方法 13、从低品位含锌物料制备纳米活性氧化锌的方法 14、从含锌烟道灰制取氧化锌的工艺 15、从菱锌矿制氧化锌技术 16、从铜--锌废催化剂中回收铜和氧化锌的方法 17、等离子法制取氧化锌工艺及设备 18、低温热分解法制备纳米氧化锌 19、低温易烧结的纳米级氧化锌粉末的制备方法 20、多功能纳米氧化锌悬浮液及其制备方法21、改进的碳酸氢铵全湿法制取高活性氧化锌
22、改性的超细氧化锌及其制备方法 23、高白色氧化锌微粒及其制造方法 24、高级氧化锌制备工艺 25、固相低温热分解合成晶态和非晶态超微氧化锌粉末的制备 26、过氧化锌的制备方法 27、回转窑冶炼生产氧化锌的工艺方法 28、活性氧化锌的生产工艺方法 29、活性氧化锌及高纯氧化锌制备工艺 30、活性氧化锌生产工艺 31、碱法生产活性氧化锌的工艺方法 32、颗粒氧化锌的生产工艺方法 33、颗粒状氧化锌生产装置 34、粒状高活性氧化锌的制造方法及其产品35、联合法矿粉直接生产高纯度氧化锌新工艺36、菱锌矿制取高纯氧化锌的方法 37、硫化锌精矿焙砂与氧化锌矿联合浸出工艺38、硫化锌矿与软锰矿同槽浸出制取氧化锌和碳酸锰的方法
氧化锌纳米棒研究进展汇总
氧化锌纳米棒研究进展** 孔祥荣*, 邱晨, 刘强, 刘琳, 郑文君 （南开大学化学学院材料系，天津，300071） Kxr0918@https://www.wendangku.net/doc/532050966.html, 摘要：氧化锌纳米棒由于具有新奇的物理化学性质而成为研究的热点，本文就近年来氧化锌纳米棒在制备方法和反应机理及应用研究等方面予以综述。 关键词：氧化锌; 纳米棒; 制备; 反应机理 1 引言 近年来，低维纳米结构的半导体材料引起了广泛的关注，尤其是一维(1-D纳米材料在维数和大小物理性质的基础研究中有潜在的优势，同时在光电纳米器件和功能材料中的应用研究成为热点。氧化锌由于在室温下较大的导带宽度和较高的电子激发结合能(60meV 及光增益系数(300 cm 而使之具有独特的催化、电学、光电学、光化学性质，在太阳能电池、表面声波和压电材料、场发射、纳米激光、波导、紫外光探测器、光学开关、逻辑电路 [5，6][1]-1[2][3][4] 等领域潜在的应用等方面均具有广泛的应用前景。本文就氧化锌纳米棒及其阵列的制备、反应机理、应用研究等进行简要的综述。 2 氧化锌纳米棒的制备 2.1 超声波法和微波法 刘秀兰等在低温反应条件下（冰水浴）,通过超声的方法,采用醋酸锌和水合肼为原料，[7] 以DBS 作为表面活性剂,制备了ZnO 纳米棒,截面为六方型,直径100nm ,长度1μm。研究表明：与其它制备方法相比,低温与超声技术可以更为方便获得分布均
一、长径比较小的ZnO 纳米棒。Hu等分别用超声和微波辐射两种方法得到了交联（二聚体，三聚体(T形，四聚体（X[8] 形））的ZnO纳米棒。超声辐射法和微波辐射法具有一个共同的特点，反应速度快，设备要求简单。 2.2 水热法 Liu 等用六水合硝酸锌和氢氧化钠为原料配成溶液，180 ℃水热处理20h 得到晶化程度[9] 很高的直径的为50 nm的高长径比的氧化锌纳米棒。Vayssieres [10]用硝酸锌盐和等摩尔的六次甲基四胺在水热条件下95 ℃几小时就可以在底物上得到了直径100～200 nm ,长度为10 μm 氧化锌纳米棒及其阵列。Wang 等[11]报道用Zn 作为底物同时作为反应物水热条件下得到了形貌可控的ZnO 纳米棒。陶新永等[12]采用PEG 辅助水热法合成了ZnO 纳米棒。研究发现,氢 [13]氧化钠浓度和反应时间对产物形貌和尺寸有较大的影响。Tang 等用H 2O 2、NaOH 和Zn 箔为 [14]原料辅助的水热法来合成具有良好光学性质的ZnO 纳米棒阵列。Wu 等用溴化十六烷三甲 基铵(CTAB 表面活性剂作导向剂在水热条件下，通过粒径几十纳米的纳米晶自组装得到了ZnO 单晶纳米棒。Guo 等[15]用氧化铟锡（ITO ）底物上用简单的水热法通过改变温度成功的 [16]合成了粒径长度可控的分布较窄的高趋向的ZnO 纳米棒阵列。郭敏等采用廉价低温的水 热法, 在基底上制备高质量、高取向统一、平均直径小于50 nm 并且直径分布很窄的ZnO 纳米棒阵列薄膜。
纳米氧化锌的奇妙颜色
纳米氧化锌的奇妙颜色 --作者冯铸（高级工程师，工程硕士宝鸡天鑫工业添加剂有限公司销售经理） 纳米级活性氧化锌有多种生产方式，而每种生产方式及各个生产方式的工艺差别的不同，使得最终产品的颜色不同，即呈现微黄色的程度不同。 一、物质颜色的由来 物质的颜色都是其反光的结果。白光是混合光，由各种色光按一定的比例混合而成。如果某物质在白光的环境中呈现黄色（比如纳米氧化锌），那是因为此物体吸收了部分或者全部的蓝色光。物质的颜色是由于其对不同波长的光具有选择性吸收作用而产生的。 不同颜色的光线具有不同的波长，而不同的物质会吸收不同波长的色光。物质也只能选择性的吸收那些能量相当于该物质分子振动能变化、转动能变化及电子运动能量变化的总和的辐射光。换句话说，即使是同一物质，若其内能处在不同的能级，其颜色也会不同。比如氧化锌，不论是普通形式的，还是纳米形式的，高温时颜色均很黄，温度降低时颜色变浅。原因在于在不同温度时，氧化锌的分子能及电子能的跃迁能量不同，因此，对各种色光的吸收不同。 二、粗颗粒的氧化锌与纳米氧化锌的结构区别，及由此导致的分子内能差异 粗颗粒的直接法或间接法氧化锌是离子晶体。通常来说，锌原子与氧原子以离子键形式存在。由于其颗粒较粗，每个颗粒中氧原子与锌原子的数量相当多，而且两种原子的数量是一样的（按分子式ZnO看，是1：1）。但对于纳米氧化锌，其颗粒相当细，使得颗粒表面的未成键的原子数目大增。也就是说，纳米氧化锌不能再看成具有无限多理想晶面的理想晶体，在其表面，会有无序的晶间结构及晶体缺陷存在。表面这些与中心部分不同的原子的存在，使得其具有很强的与其他物质反应的能力，也就是我们通常所说的活性。 研究表明：在纳米氧化锌中，至少存在三种状态的氧，他们是晶格氧（位于颗粒内部）、表面吸附氧及羟基氧（--OH），而且，颗粒中锌的数量大于氧的数量，不是1：1的状况。这一点与普通氧化锌完全不同。纳米氧化锌的表面存在氧空缺，有许多悬空键，易于与其他原子结合而发生反应，这也是纳米氧化锌在橡胶中、催化剂中作为活性剂应用的基本原理。 由于纳米氧化锌与普通氧化锌的上述不同。使得其颗粒中分子能及电子能的跃迁变化能级不同，因此，其颜色也不同。普通氧化锌是白色，而纳米氧化锌是微黄色。 三、纳米氧化锌随时间及环境湿度变化，其颜色的变化 对于纳米氧化锌，由于其颗粒表面存在吸附氧及羟基氧，而这两种氧的数量会随着时间的变化而发生变化，比如水分的吸附及空气中氧气的再吸附与剥离等。这两种氧的数量的变化，必然会引起颗粒中分子及电子能级的变化，对光的吸收也不相同，因此，纳米氧化锌的颜色变浅。 四、纳米氧化锌的颜色与纯度的关系 纯的纳米氧化锌，其颜色是纯微黄的，显得色泽很亮。 当纳米氧化锌含杂质，如铁、锰、铜、镉等到了一定程度，会使氧化锌的颜色在微黄色中带有土色的感觉，那是因为铁、锰、铜、镉等的氧化物均为有色物质，相互混合后，几种色光交混，显出土白色。而纳米氧化锌（或者活性氧化锌，轻质氧化锌）随着时间变化而发生的颜色变化，会被土色所掩盖，而使颜色显得变化极小；当纳米氧化锌中含杂质再高时，其颜色会变得很深，更无法观测到其颜色随时间变化的情况。 如前所述，物质的颜色是其对外界光线选择性的吸收引起的。因此，在我们比较氧化锌的颜色时，最好在户外光亮的地方观察比较确切。选择不同的环境做比较，会得到不同的比较结果，这也体现了光反射的趣味性。 五、关于纳米氧化锌颜色的另外一种解释 纳米氧化锌是经碱式碳酸锌煅烧而得。在此过程中，如果碱式碳酸锌未能完全分解，纳米氧化锌的颜色就会显得白一些，因为碱式碳酸锌为纯白色。此外，在南方与北方生产，或在潮湿的雨天与干燥的天气下生产，也会影响颜色。因为纳米氧化锌可与湿空气及二氧化碳反应生成碱式碳酸锌，发生了煅烧过程的逆反应。这种变化对产品质量的影响有多大，现在尚难断定，因为碱式碳酸锌本身也是具有催化作用的，适于在脱硫剂及橡胶行业使用；而在饲料行业，碱式碳酸锌具有与氧化锌同样的功能，它也是一种饲料添加剂，同时，在饲料行业，我们关心的问题主要是重金属的含量是否达到标准要求。
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 1428 邵凯 1429 孙希静 1432 【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）
纳米氧化锌的研究进展
学号：201140600113 纳米氧化锌的制备方法综述 姓名：范丽娜 学号： 201140600113 年级： 2011级 院系：应用化学系 专业：化学类
纳米氧化锌的制备方法综述 姓名：范丽娜学号： 201140600113 内容摘要:介绍了纳米氧化锌的应用前景及国内外的研究现状,对制 备纳米氧化锌的化学沉淀法、溶胶凝胶法、微乳液法、水热合成法、 化学气相法的基本原理、影响因素、产物粒径大小,操作过程等进行 了详细的分析讨论;提出了每种创造工艺的优缺点,指出其未来的研 究方向是生产具有新性能、粒径更小、大小均一、形貌均可调控、生 产成本低廉的纳米氧化锌。同时也有纳米氧化锌应用前景的研究。 Describes the application of zinc oxide prospects and research status, on the preparation of ZnO chemical precipitation, sol-gel method, microemulsion, hydrothermal synthesis method, chemical vapor of the basic principles, factors, product particle size, operating procedure, carried out a detailed analysis and discussion; presents the advantages and disadvantages of each creation process, pointing out its future research direction is the production of new properties, particle size is smaller, uniform size, morphology can be regulated, production cost of zinc oxide. There is also promising research ZnO. 关键字：纳米氧化锌制备方法影响研究展望 正文：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
纳米氧化锌的合成
纳米氧化锌的合成制备现状及性质研究 中南大学 化学化工学院 班级高级工程人才实验班 姓名李军山 学号1507110110
纳米氧化锌的制备现状及性质研究 一、引言 纳米氧化锌是21世纪的一种多功能新型无机材料，其粒径介于1~100nm之间。由于粒径比较微小，使得比表面积、表面原子数、表面能较大，产生了如表面效应、体积效应、量子尺寸效应和宏观隧道效应以及高透明度、高分散性等一系列奇异的物理效应。它的特殊性质使其在陶瓷、化工、电子、光学、生物、医药等许多领域都有着重要的应用。近年来，国内外对其制备和应用的研究较为广泛，且取得了不少成果。 二、纳米氧化锌的制备方法 目前，制备纳米氧化锌主要有物理法、化学法及一些兴起的新方法。 1.物理法 物理法是采用光、电技术使材料在惰性气体或真空中蒸发，然后使原子或分子形成纳米微粒，或使用喷雾、球磨等力学过程为主获得纳米微粒的制备方法[1]。用来制备纳米ZnO的物理方法主要有脉冲激光沉积(PLD)、分子束外延(MBE)、磁控溅射、球磨合成、等离子体合成、热蒸镀等。此法虽然工艺简单, 所得的氧化锌粉体纯度高、粒度可控，但对生产设备要求高，且得不到需要粒径的粉体，因此工业上不常用此法。 2.化学法 2.1 液相法 2.1.1 直接沉淀法 直接沉淀法就是向可溶性锌盐溶液中加入沉淀剂，经过反应形成沉淀物，再通过过滤、洗涤、干燥、煅烧从而制得超细的纳米ZnO粉体。选用的沉淀剂有氨水(NH3·H2O)、碳酸铵((NH4)2CO3)、碳酸氢铵(NH4HCO3)、草酸铵((NH4)2C2O4)、碳酸钠(Na2CO3)等。该法操作简便易行、所得产品纯度高、对设备要求低且易规模生产，但是存在在洗涤的过程中阴离子难以洗尽、产物粒度分布不均匀、分散性较差、粉体易团聚等缺点。 2.1.2 均匀沉淀法 均匀沉淀法是缓慢分解的沉淀剂与溶液中的构晶阳离子（阴离子）结合而逐步、均匀地沉淀出来。常用的沉淀剂有尿素和六亚甲基四胺。该法克服了沉淀剂局部不均匀的现象，制得的纳米氧化锌粒径小、分布窄、团聚小及分散性好，但反应过程耗时长、沉淀剂用量大、PH 的变化范围较小、产率相对较低。而从总地来讲，均匀沉淀法优于直接沉淀法。 2.1.3 溶胶凝胶法 该法主要将锌的醇盐或无机盐在有机介质中进行水解、缩聚,然后经胶化过程得到凝胶，凝胶经干燥、焙烧得纳米ZnO粉体。该法设备简单、操作方便，所得的粉体均匀度高、分散性好，纯度高。但原料成本昂贵，使用的有机溶剂一般情况下有毒，且在高温进行热处理时有团聚现象。
氧化锌纳米材料简介
目录 摘要 (1) 1.ZnO材料简介 (1) 2.ZnO材料的制备 (1) 2.1 ZnO晶体材料的制备 (1) 2.2 ZnO纳米材料的制备 (2) 3. ZnO材料的应用 (3) 3.1 ZnO晶体材料的应用 (3) 3.2 ZnO纳米材料的应用 (5) 4.结论 (7) 参考文献 (9)
氧化锌材料的研究进展 摘要介绍了氧化锌（ZnO）材料的性质，简单综述一下近几年ZnO周期性晶体材料和ZnO纳米材料的新进展。 关键词：ZnO；晶体材料；纳米材料 1.ZnO材料简介 氧化锌材料是一种优秀的半导体材料。难溶于水，可溶于酸和强碱。作为一种常用的化学添加剂，ZnO广泛地应用于塑料、硅酸盐制品、合成橡胶、润滑油、油漆涂料、药膏、粘合剂、食品、电池、阻燃剂等产品的制作中。ZnO的能带隙和激子束缚能较大，透明度高，有优异的常温发光性能，在半导体领域的液晶显示器、薄膜晶体管、发光二极管等产品中均有应用。此外，微颗粒的氧化锌作为一种纳米材料也开始在相关领域发挥作用。纳米ZnO粒径介于1-100nm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[1–5]。下面我们简单综述一下，近几年ZnO周期性晶体材料和ZnO纳米材料的新进展。 2.ZnO材料的制备 2.1 ZnO晶体材料的制备 生长大面积、高质量的ZnO晶体材料对于材料科学和器件应用都具有重要意义。尽管蓝宝石一向被用作ZnO薄膜生长的衬底，但它们之间存在较大的晶格失配，从而导致ZnO外延层的位错密度较高，这会导致器件性能退化。由于同质外延潜在的优势，高质量大尺寸的ZnO晶体材料会有利于紫外及蓝光发射器件的制作。由于具有完整的晶格匹配，ZnO同质外延在许多方面具有很大的潜力：能够实现无应变、没有高缺陷的衬底-层界面、低的缺陷密度、容易控制材料的极性等。除了用于同质外延，ZnO晶体
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 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1~100纳米，又称为超微细氧化锌。由于颗粒尺寸的细微化，比表面积急剧增加，使得纳米氧化锌产生了其本体块状材料所不具备的表面效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应等。因而，纳米氧化锌在磁、光、电、化学、物理学、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，在橡胶、涂料、油墨、颜填料、催化剂、高档化妆品以及医药等领域展示出广阔的应用前景。本文将对本公司生产的纳米氧化锌从制备方法、性能表征、表面改性以及目前所开发的应用领域方面进行较为详细的介绍。 一、纳米氧化锌的制备 氧化锌的制备方法分为三类：即直接法（亦称美国法）、间接法（亦称法国法）和湿化学法。目前许多市售氧化锌多为直接法或间接法产品，粒度为微米级，比表面积较小，这些性质大大制约了它们的应用领域及其在制品中的性能。我公司采用湿化学法（NPP-法）制备纳米级超细活性氧化锌，可用各种含锌物料为原料，采用酸浸浸出锌，经过多次净化除去原料中的杂质，然后沉淀获得碱式碳酸锌，最后焙解获得纳米氧化锌。与以往的制备纳米级超细氧化锌工艺技术相比，该新工艺具有以下技术方面的创新之处： 1.平衡条件下反应动力学原理与强化的传热技术结合，迅速完成碱式碳酸锌的焙解。 2.通过工艺参数的调整，可以制备不同纯度、粒度及颜色的各种型号的纳米氧化锌产品。 3.本工艺可以利用多种含锌物料为原料，将其转化为高附加值产品。 4.典型绿色化工工艺，属于环境友好过程。 二、纳米氧化锌的性能表征 纳米级氧化锌的突出特点在于产品粒子为纳米级，同时具有纳米材料和传统氧化锌的双重特性。与传统氧化锌产品相比，其比表面积大、化学活性高，产品细度、化学纯度和粒子形状可以根据需要进行调整，并且具有光化学效应和较好的遮蔽紫外线性能，其紫外线遮蔽率高达98%；同时，它还具有抗菌抑菌、祛味防酶等一系列独特性能。 清华大学分析测试中心用透射电镜对产品进行了分析，纳米氧化锌粒子为球形，粒径分布均匀，平均粒径20~30纳米，所有粒子的粒径均在50纳米以下。经ST-A表面和孔径测定仪测试，纳米氧化锌粉体的BET比表面积在35m2/g以上。此外，通过调整制备工艺参数，还可以生产出棒状纳米氧化锌。本产品经中国科学院微生物研究所检测鉴定，结果表明，在丰富细菌培养基中，加入0.5%~1%的纳米氧化锌，可有效抑制大肠杆菌的生长，抑菌率达99.9%以上。 三、纳米氧化锌的表面改性 由于纳米氧化锌具有比表面积大和比表面能大等特点，自身易团聚；另一方面，纳米氧化锌表面极性较强，在有机介质中不易均匀分散，这就极大地限制了其纳米效应的发挥。因此对纳米氧化锌粉体进行分散和表面改性成为纳米材料在基体中应用前必要的处理手段。 所谓纳米分散是指采用各种原理、方法和手段在特定的液体介质（如水）中，将干燥纳米粒子构成的各种形态的团聚体还原成一次粒子并使其稳定、均匀分布于介质中的技术。纳米粉体的表面改性则是在纳米分散技术基础上的扩展和延伸，即根据应用场合的需要，在已分散的纳米粒子表面包覆一层适当物质的薄膜或使纳米粒子分散在某种可溶性固相载体中。经过表面改性的纳米干粉体，其吸附、润湿、分散等一系列表面性质都会发生变化，一般可以自动或极易分散在特定的介质中，因此使用非常方便。一般来讲，纳米粒子的改性方法有三种：1.在粒子表面均匀包覆一层其他物质的膜，从而使粒子表面性质发生变化；2.利用电荷转移络合体（如硅烷、钛酸酯等偶联剂以及硬脂酸、有机硅等）作表面改性剂对纳米粒子表面进行化学吸附或化学反应；3.利用电晕放电、紫外线、等离子、放射线等高能量手段对纳米粒子表面进行改性。
沉淀法制备纳米氧化锌粉体讲义
沉淀法制备纳米氧化锌粉体 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。 3.了解实验产物粒度的表征手段，掌握激光纳米粒度仪的使用。 4.了解沉淀剂、实验条件对产物粒径分布的影响。 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，常温下激发键能为60meV。近年来，低维（0维、1维、2维）纳米材料由于具有新颖的性质已经引起了人们广泛的兴趣。纳米氧化锌由于晶粒的细微化，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，已经广泛的应用在陶瓷、化工、电子、光学、生物、医药等许多领域。纳米氧化锌的制备方法有物理法和化学法，物理法主要包括机械粉碎法和深度塑形变形法，化学法包括沉淀法、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。 沉淀法包括直接沉淀法和均匀沉淀法。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，加入沉淀剂（如OH-，CO32-等）后，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。均匀沉淀法是利用某一化学反应使溶液中的构晶离子从溶液中缓慢地、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，而是通过沉淀剂在加热的情况下缓慢水解，在溶液中均匀地反应。 纳米颗粒在液相中的形成和析出分为两个过程，一个是核的形成过程，称为成核过程；另一个是核的长大，称为生长过程。这两个过程的控制对于产物的晶相、尺寸和形貌是非常重要的。 制备氧化锌常用的原料是可溶性的锌盐，如硝酸锌Zn(NO3)2、氯化锌ZnCl2、醋酸锌ZnAc2。常用的沉淀剂有氢氧化钠（NaOH）、氨水（NH3·H2O）、尿素（CO(NH2)2）等。一般情况下，锌盐在碱性条件下只能生成Zn(OH)2沉淀，不能得到氧化锌晶体，要得到氧化锌晶体需要进行高温煅烧。均匀沉淀法通常使用尿素作为沉淀剂，通过尿素分解反应在反应过程中产生NH3·H2O与锌离子反应生成沉淀。反应如下： OH-的生成： CO32-的生成： 形成前驱物碱式碳酸锌的反应： 热处理后得产物ZnO： 用NaOH作沉淀剂一步法直接制备纳米氧化锌的反应式如下： 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Zn2+/OH-的摩尔比控制氧化锌纳米材料的形貌。 三、实验仪器与试剂
纳米氧化锌的研究进展
收稿日期:2002209212;修回日期:2002211205 3通讯联系人 文章编号:100421656(2003)0520601206 纳米氧化锌的研究进展 辛显双,周百斌3,肖芝燕,徐学勤,吕树臣 (哈尔滨师范大学理化学院,黑龙江哈尔滨 150080) 摘要:本文对纳米氧化锌的制备技术进行了全面介绍并客观地指出其优缺点,概括了常用的表征方法,着重对纳米氧化锌的应用与研究前沿作了系统的阐述,并展望了纳米氧化锌的应用前景。关键词:纳米氧化锌;制备;表征;应用;展望中图分类号:O6141241 文献标识码:A 纳米ZnO 是当前应用前景较为广泛的高功 能无机材料。由于其颗粒尺寸的细微化,比表面积急剧增加,表面分子排布、电子结构和晶体结构都发生变化,具有表面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等。从而使纳米ZnO 具有一系列优异的物理、化学、表面和界面性质,在磁、光、电、催化等方面具有一般ZnO 所无法比拟的特殊性能和用途,由它构成的二维薄膜和三维固体也不同于常规薄膜和块状固体材料[1～5]。本文对ZnO 的制备方法、结构的表征及用途进行了综述,并对纳米氧化锌的应用前景进行了展望。 1 纳米ZnO 的制备方法 纳米ZnO 的制备方法有物理方法和化学方法。物理方法是将常规的粉体经机械粉碎、球磨而制得。其特点是方法简单,但产品纯度较低,颗粒分布不均匀。化学方法是从原子或分子成核,生成纳米级的超微细粒子,这里主要介绍制备纳米ZnO 的化学方法。111 固相反应法 以Na 2C O 3和ZnS O 4?7H 2O 为原材料,分别研磨,再混合研磨,进行室温固相反应[6],首先合成前驱体ZnC O 3,然后于200℃热分解,用去离子水和无水乙醇洗涤,过滤,干燥后制得纯净的ZnO 产品,粒径介于610～1217nm 。石晓波[7]等以草酸和醋酸锌为原料,用室温固相反应首先制备前驱物二水合草酸锌,然后在微波场辐射分解得到 纳米氧化锌,平均粒径约为8nm 。室温固相反应法成本低,实验设备简单,工艺流程短,操作方便。且粒度分布均匀,无团聚现象,工业化生产前景乐观。112 气相反应法 激光技术气相沉积法 这种技术的主要工艺[8]是利用激光蒸发和在扩散云室中的可控凝聚相结合,从而控制粒子的尺寸分布和化学组成。E L -shall M Samy [9]等采用激光蒸发、凝聚技术,在极短时间内使金属产生高密度蒸气,形成定向高速金属蒸气流。然后用金属蒸气与氧气反应而制备出粒径为10～20nm 的ZnO 。此种方法具有能量转换效率高、可精确控制的优点。但成本较高,产率低,难以实现工业化生产。 喷雾热解法 喷雾热解法是将锌盐的水溶液经雾化为气溶胶液滴,再经蒸发、干燥、热解、烧结等过程得到产物粒子。Y un Chankang [10]等用此技术合成了纯度较高的纳米ZnO 。该法过程简单,粒度和组成均匀,但粒径较大。113 液相反应法 直接沉淀法 直接沉淀法是以可溶性锌盐与沉淀剂(如NH 3?H 2O ,(NH 4)2C O 3,NaOH 等)直接沉淀后,经过滤、洗涤、干燥、焙烧得纳米ZnO 。靳建华[11]等用直接沉淀法在无水介质所得的纳米ZnO 粒径为6～17nm 。直接沉淀法操作简单易行,对设备、技术要求不高,且成本低,产品纯度高。但由于此反应是沉淀剂与反应物直接接触而沉淀,因此会造成局部浓度不均匀、分散性较差及 第15卷第5期2003年10月 化学研究与应用Chemical Research and Application V ol.15,N o.5 Oct.,2003
简单的制备纳米氧化锌的制备方法
在水——乙醇介质中用氨水沉淀法制备出了纳米（）和材料，讨论了介质组成对沉淀产物微粒地粒径范围及形貌地影响，并研究出由()分解为纳米地最佳干燥脱水条件为℃、.表明本方法不需高温处理就可得到颗粒均匀且分布窄地纳米材料，粒径可达～. 一、试剂与仪器 主要原料为氯化锌、无水乙醇、氨水等，均为分析纯试剂. 仪器为微型滴定管、磁力搅拌器、恒温干燥烘箱. 二、试验方法 以水——乙醇为溶剂，其中醇地体积含量分别为（去离子水）、、、.将氯化锌、氨水配制成不同浓度地溶液（不同浓度是多少？）.取一定体积（一定体积是多少？）地氯化锌乙醇溶液于烧杯中，加以适当速度搅拌，不同浓度地氨水从微型滴管中缓慢滴入氯化锌乙醇溶液中，使之进行反应.控制氨水用量，调节值为左右，确定滴定终点.反应得到地白色沉淀物，经抽滤洗涤后自然风干即为（）纳米粉，（）经干燥（℃、）脱水后，为纳米粉体.资料个人收集整理，勿做商业用途 三、不同乙醇浓度对粒径地影响 并且含量越高，这种抑制作用也越强.资料个人收集整理，勿做商业用途 氯化锌地浓度对地粒径影响不大，规律性不强；氨水地浓度对地粒径稍有影响，浓度增大，粒径是减小趋势，浓度为时，粒径为～，浓度为时，粒径为～.资料个人收集整理，勿做商业用途 五、该方法操作简单，条件温和，所用原材料成本低，过程易控制等，是制备纳米粉地好方法，值得推广. 固相合成氧化锌 一、试剂与前驱物地准备 七水硫酸锌、无水草酸纳均为分析纯； 准确称取比为地七水硫酸锌和无水草酸纳，分别研磨后，充分混合，再转入同一研钵中共研磨.热水洗去副产物后，再用无水乙醇淋次，于℃烘干.资料个人收集整理，勿做商业用途二、纳米氧化锌地制备 由前驱物地热分析得地热分解温度为℃.将置于马弗炉中加热升温至分解温度，保持，即得浅黄色纳米氧化锌.资料个人收集整理，勿做商业用途 液相沉淀制备氧化锌 一、单组分锌氨溶液地制备
纳米氧化锌的综述
纳米ZnO的制备综述 纳米ZnO的制备综述 引言：纳米ZnO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 1~100纳米，又称为超微细ZnO。由于颗粒尺寸的细微化，比表面积急剧增加，使得纳米ZnO产生了其本体块状材料所不具备的表面效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应等。因而，纳米ZnO在磁、光、电、化学、物理学、敏感性等方面具有一般ZnO产品无法比拟的特殊性能和新用途，在橡胶、涂料、油墨、颜填料、催化剂、高档化妆品以及医药等领域展示出广阔的应用前景。 关键字：纳米ZnO 性质制备应用 一．纳米ZnO的性能表征 纳米级ZnO的突出特点在于产品粒子为纳米级，同时具有纳米材料和传统ZnO的双重特性。与传统ZnO产品相比，其比表面积大、化学活性高，产品细度、化学纯度和粒子形状可以根据需要进行调整，并且具有光化学效应和较好的遮蔽紫外线性能，其紫外线遮蔽率高达98%；同时，它还具有抗菌抑菌、祛味防酶等
一系列独特性能。 纳米ZnO粒子为球形，粒径分布均匀，平均粒径20~30纳米，所有粒子的粒径均在50纳米以下。纳米ZnO粉体的BET比表面积在35m2/g以上。此外，通过调整制备工艺参数，还可以生产出棒状纳米ZnO。本产品经中国科学院微生物研究所检测鉴定，结果表明，在丰富细菌培养基中，加入0.5%~1%的纳米ZnO，可有效抑制大肠杆菌的生长，抑菌率达99.9%以上。 由于纳米ZnO具有比表面积大和比表面能大等特点，自身易团聚；另一方面，纳米ZnO表面极性较强，在有机介质中不易均匀分散，这就极大地限制了其纳米效应的发挥。因此对纳米ZnO粉体进行分散和表面改性成为纳米材料在基体中应用前必要的处理手段。 二、纳米ZnO的制备方法 制备纳米ZnO材料的方法按物质的原始状态分为固相法、液相法、气相法3类。 2.1 固相法： 固相法是按照一定比例混合金属盐或金属氧化物，并研磨煅烧，使其发生固相反应而直接得到纳米粉末。 （1）将摩尔比1：1的Zn(NO 3) 2 ·6H 2 O和Na 2 CO 3 分别研磨10min，然后再混合研磨 20min，分别用去离子水和乙醇洗涤，80℃下干燥4h，待冷却后研细再置于马弗炉中，加热升温至400℃并保温3h，得到浅黄色纳米ZnO。或将硫酸锌和氢氧化钠按照摩尔比1：2的量置于研钵中，并向其中加入NaCl，研磨40min，完全反应后分别使用蒸馏水和乙醇洗涤2～3次，室温下干燥，得到纳米ZnO样品。 （2）沉淀法 将ZnSO 4 配制成浓度为1．5mol/L的溶液，加热至30～80℃，然后在搅拌下慢 慢滴加l：lNH 3·H 2 O使之生成Zn(OH) 2 胶体，搅拌、陈化。将配制好的(NH 3 ) 2 CO 3 ， (0.5mol/L)溶液慢慢加人到Zn(OH) 2 胶体中不断搅拌，滴加完后继续搅拌反应， 过滤，用去离子水洗涤至无SO 42-(0.1mol/L 的BaCl 2 溶液检定无白色BaSO 4 沉 淀)．将滤饼于100℃下烘干即得到前驱体。将前驱体置于马福炉中，以2℃·min-1的升温速率分别在300℃、400℃、500℃条件下分解，自然冷却，即得到ZnO样品。 2.2 气相法： 气相法是指用气体或将初始原料气态化，从而使其在气态条件下直接产生物理或化学反应，然后经冷却而凝聚为纳米微粒。气相法又可以分为化学气相氧化法、气相反应合成法、化学气相沉积法以及喷雾热分解法等。 （1）化学气相氧化法 化学气相氧化法是指将金属单质或金属化合物蒸发，在气相中被氧化而产生金属氧化物，经冷却后金属氧化物蒸气凝聚为纳米微粒。纳米ZnO粉体的合成是通过单质Zn蒸气在O 2 氛围中被氧化而得到。以高化学纯Zn粉作为原材料，在真空室内采用感应加热的方法将Zn粉原材料融化，原子化的Zn将在水冷壁上凝结为Zn 纳米颗粒，用2kW 级连续CO 2 激光器以输出功率600W进行照射，同时在激光照射过程中，向真空室内引入0.8～1.2kP的空气即可得到ZnO纳米颗粒。
一维纳米氧化锌的研究
摘要：本文分析一维纳米氧化锌的发展现状，并对制备方法进行了简单介绍，总结并讨论了纳米氧化锌当前的任务和前景。 关键词：纳米氧化锌；制备；现状；任务 一、引言 准一维纳米材料由于量子尺寸效应具有许多特异的物理、化学特性，是研究电子传输行为、光学特性和力学性能等物理性质的尺寸的理想系统，在构建纳米电子和光学器件方面具有很大的应用潜力，近年来受到广泛的关注。[1]一维纳米氧化锌特有的量子尺寸效应、界面效应和耦合效应，使其在紫外激光器、光波导器件、发光元件、表面声波元件、太阳能电池窗口材料、压敏电阻及气体传感器等方面有着广泛的用途，被称为“第三代半导体材料”。把锌粉原料加入到高频常压热等离子体弧中，使锌粉加热气化，然后与加入等离子体反应器中的氧气反应，合成出了直径为50nm、长度超过2μm的一维棒状纳米氧化锌。研究了氧分压和锌粉加料速度对合成产物形貌的影响，结果表明，通过控制这些参数，可以调控合成的氧化锌纳米棒长径比。采用xrd、sem、tem和hrtem对产物的形貌和结构进行了表征，并表征了合成的氧化锌纳米棒的光致发光性能。 二、纳米氧化锌的国内外研究与发展 （一）纳米氧化锌的发展情况。zno是ⅱ-ⅵ族半导体，在室温下其能隙为3.36ev，因其具有良好的光学、电学性质及强化学稳定性和高熔点，广泛应用于各种光电学系统，如光散射仪器、光探测器、场致发光仪器、非线性光学仪器、透明传导层、太阳能电池、表面声波仪器、体声波仪器等，因此在信息及军事等领域有重要用途。 纳米材料的制备在当前材料科学研究中占据极为重要的位置，新的制备工艺和过程的研究对纳米材料的微观结构和性能具有重要的影响[2]。纳米zno的制造过程必须解决一些关键技术问题，主要有：尺寸、形貌和分布的控制；团聚体的控制与分散；表面的形态、缺陷、粗糙度、成分的控制，包括表面修饰和包覆；化学组分和微观结构的均匀性控制；纯度的控制；工艺稳定性、质量可重复性的控制；纳米材料的稳定性及保存、运输技术；所需的设备和方法要尽可能结构简单、易于操作。 （二）一维纳米氧化锌的现状与分析。因特殊的量子尺寸效应、界面和量子限制效应，纳米尺度zno具有许多新奇的光、电以及力学特性，更适宜应用于室温紫外发光、激光材料和光电子器件，对新型传感器、存储器件和场效应晶体管等开发研究也有重要的研究价值。纳米zno有很强的自组织生长能力，在稳定的制备条件下，其分子间相互作用相当明显，分子能严格按晶格排列外延生长，形成配比完整、成分单一的结构。利用纳米zno的这种自组织行为可以获得许多形态各异、有特殊用途的功能材料。随着zno制备技术的同趋完善，时常有特殊形态的zno纳米结构及纳米器件的报道，最典型和重要的的几种 zno纳米形态有：纳米线、纳米棒、纳米带、纳米针、螺旋纳米结构和纳米环等。 中科院力学所科研人员利用气相沉积的方法成功合成了多种形貌的微纳米氧化锌材料，比如纳米线、纳米棒、纳米锥、四足纳米氧化锌等，还实现了纳米氧化锌在碳纳米管上的直接生长，并制备出多种独特形貌的氧化锌微纳米材料，通过这种方法合成出来的材料具有很强的发光性能和催化活性。氧化锌分为零维的、一维的。 （1）零维的。用沉淀法制备了纳米zno，通过反应条件和工艺参数的控制得到了几种不同粒径分布范围的纳米级zno粉体，用afm和xrd方法对纳米zno样品进行了表征，并着重研究了这些不同粒径分布的粉体在红外、紫外-可见光波段的吸收性能，且与普通zno进行了对比.结果表明：纳米zno在紫外有强的宽带吸收，对紫外光的吸收能力远远强于普通zno，且随着波长的减小，吸收峰不断增大，随着纳米zno粒径的减小，其吸收带边向短波方向移动产生蓝移现象；在可见光区，纳米zno比普通zno对可见光的吸收较弱，有很好的透过率；
纳米氧化锌的制备综述
纳米氧化锌的制备综述 应091-2
纳米氧化锌的制备综述 前言： 纳米氧化锌粒径介于1-100nm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。 关键词： 纳米氧化锌制备生产生活应用 一：纳米氧化锌的制备主要有物理法和化学法，其中以化学法为主。 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、电火花爆炸等技术,将普通级别的氧化锌粉碎至超细。其中张伟等人利用立式振动磨制备纳米粉体,得到了α-Al2O3，ZnO、MgSiO3等超微粉,最细粒度达到0.1μm此法虽然工艺简单,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。这种独
特的方法最初是由Islamgaliev等人于1994年初发展起来的。该法制得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。 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。主要分为溶胶-凝胶法、醇盐水解法、直接沉淀法、均匀沉淀法等。 2.1溶胶-凝胶法 溶胶-凝胶法制备纳米粉体的工作开始于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 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