高分子模板法制备ZnO纳米材料文献综述

《高分子模板法制备ZnO纳米材料文献综述》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、文献综述高分子模板法制备ZnO纳米材料一、前言纳米科学技术((Nano-ST)是20世纪80年代中期诞生并正在迅猛发展的前沿性、交叉性的高科技新兴学科领域[1]。它是研究由尺寸在0.1～100nm之间的物质组成体系的运动规律和相互作用以及可能在实际应用中的技术问题的一门科学技术[2]。一般来说，纳米科学是研究纳米尺度范畴内物质运动和变化的科学，而在同样尺度范围内对原子、分子等进行操纵和加工的技术则为纳米技术。从广义上讲，纳米科学技术不仅是尺度的纳米化，而是在一种有别于宏观和微观领域的介观领域中认识

2、和改造自然，使人类进入崭新世界的科学技术。纳米科技的研究内容包括：创造和制备优异性能的纳米材料；设计、制备各种纳米器件和装置；探测和分析纳米区域的性质和现象。纳米科技主要包括纳米体系物理学、纳米化学、纳米材料学、纳米生物学、纳米电子学、纳米加工学和纳米力学等7个相对独立的部分。氧化锌(ZnO)是一种宽禁带直接带隙II-VI族半导体材料，室温下禁带宽度为3.37eV，具有较大的激子束缚(60meV)，是制备下一代短波长发光二极管(LED)和激光器的最佳选择之一。而且，ZnO和当今熟悉的材料相比，提供

3、了更加丰富多样的纳米结构。低维ZnO纳米结构，由于在未来光电子器件方面有着广阔的应用前景，正受到人们广泛的关注，是纳米材料科学与技术领域中的研究热点之一，研究高性能的ZnO纳米结构的可控制各并对其特性进行表征具有重要的科学意义。ZnO的晶体结构为六方晶体(纤锌矿)，每个阳离子(Zn2+)都被位于近四面体顶点位置的四个阴离子(O2-)所包围，同样每个阴离子都被四个阳离子Zn2+包围，原子按四面体排布，者的配位数均等于4，在最近邻的四面体中，平行于C轴方向的氧和锌之间的距离为0.1992nm，而其它三

4、个方向则为0.1973nm。晶格常数为a=0.325nm，c=0.521nm。ZnO纳米结构形态丰富，使用不同生长方法在不同生长条件下制备出不同ZnO纳米结构，有纳米线、纳米柱、纳米针、纳米带、纳米管以及纳米阵列等等，不同的表面形态适合不同的器件，这也表明ZnO可能是所有材料中纳米结构和特性最丰富的。自从2001年王中林研究小组和杨培东研究小组先后在Science上报道发现ZnO纳米带和室温下ZnO纳米线发射激光以，ZnO纳米材料和纳米结构的研究取得了飞速的发展，相关研究报道不断涌出。由于结构(微

5、结构)、尺寸和形貌等因素对材料特性及其应用具有重要影响，对材料形貌控制的研究已引起了人们的极大兴趣。形貌控制研究不仅要求充分发挥材料的本征性质，还需要通过对材料的尺寸和形貌控制对其性质进行裁剪和调整。80年代以来，随着对材料性能与结构关系的理解，开始采用化学途径对性能进行“剪裁"，并显示出巨大的优越性和广泛的应用前景。自零维量子点材料的研究开始，人们对ZnO纳米结构的研究逐渐相向一维、二维及多维形态系统发展。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

6、格按晶格排列外延生长，形成配比完整、成分单一的结构[3-7]。近来随着ZnO制备技术的日趋完善，时常有特殊形态的ZnO的报道，这些研究不仅丰富了科学研究，而且也开拓了ZnO的新的应用领域[8-11]。目前ZnO纳米材料和纳米结构的研究重点为：1．制备方法的改进和探索，主要是继续探索新方法，低温制备产量高，尺寸和结构形态可控的准一维纳米材料；2．生长模型的建立。通过对单个一维纳米单元的物理化学的研究，找出生长过程与尺寸、形貌的关系，建立普适的生长规律；3．发光特性研究。通过方法的改善，掺杂等手段，得

7、到高效的紫外一蓝绿发光，为制造光电子器件打下基础。二、ZnO的制备方法纳米材料的性质和应用价值很大程度上取决于材料的本质特征，即材料的形貌和物相(晶体学特征)，而材料的形状和物相又取决于材料的制备方法与途径。因此纳米材料的制备方法是当前材料领域的重要研究方向之一。目前，生产分散性好、粒径分布集中、形貌均匀、化学稳定性好的ZnO纳米材料是目前研究的热点，其合成方法有很多种，可以根据制备过程中所涉及的物理、化学变化而分为物理方法、化学方法和化学物理方法(混合法)，物理方法制得的氧化锌粉体纯度高、粒度可

8、控，但对生产设备要求高。而化学制备法的优点在于可精确控制各组分的含量，并可实现分子、原子水平上的均匀混合，通过工艺条件的控制可获得粒度分布均匀、形状可控的纳米微粒材料。还可以据反应物料状态分为固相法、液相法和气相法。每种方法都有其自身的特点，但总的来说都是朝着成本低廉、工艺简单、纯度高、尺寸稳定、控制因素少的方向发展。现分别叙述如下：2.1固相法2.1.1机械粉碎法机械粉碎法是一种传统的粉化工艺，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。由于其具有成本低、