一维氧化锌纳米材料

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1、------------------------------------------------------------------------------------------------一维氧化锌纳米材料关键词：一维氧化锌纳米颗粒，纳米棒，溶液沉淀法，水热分解法，模板法前言：纳米通常是按照物质尺寸的大小来说，当细小微粒的尺寸在0.1微米（100纳米）以下通常会产生物理与化学性质显著变化的。纳米技术是在0.1~100纳米尺度范围内研究物质(原子、分子)的特性和相互作用，纳米技术表明其研究对象将由宏观向微观，大尺寸向

2、小尺寸，微米向纳米层次的发展。现研究结果表明当物质的尺寸达到纳米层次时，物质将表现出许多特殊的物理、化学和生物等性质，这些性质不同于物质在宏观状态时所体现出来的性质，这些纳米级的特殊性质将用运于新兴的高科技产业。近年来随着纳米技术的发展，一维半导体材料如纳米线、纳米棒、纳米环等由于其独特的物理、化学和生物特性而受到广泛的关注。在国外，Kong和wang用vs机理制得ZnO纳米带，纯的Zno粉末在1350oC下蒸发3Omin，通入流量为25secm的Ar，25OTorr的气压。在400一500oC的氧化铝衬底上收集到Zn

3、O纳米带。国内的张立德小组制得多晶ZnO纳米线。黄运华等报道了一种低温无催化剂制备ZnO纳米带的新方法，该法在600℃时蒸发纯金属锌粉，在硅基片上沉积可得到ZnO纳米带和齿状纳米带。俞大鹏小组制备出具有单一晶体结构的ZnO纳米线，发现其具有较好的室温紫外发光性能。李琳所作硕士——————————————————————————————————————--------------------------------------------------------------------------------------

4、----------学位论文溶液法生长氧化锌纳米线的机制研究对于种子法制备氧化锌薄膜有着很好的研究。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.一，液相反应法1溶液沉淀法沉淀法（precipitation）是目前液相合成ZnONM最普遍的方法，反应过程简单，成本低。它利用各种在水中溶解的物质，经反应生成不溶性氢氧化物，碳酸盐，草酸盐等沉淀物，通过加热分解等方

5、法，得到最终产物。根据沉淀机理的不同，又可分为直接沉淀法，均匀沉淀法和配位均匀沉淀法。直接沉淀法是在可溶性锌盐溶液中缓慢加入沉淀剂，当溶液离子的溶度积超过沉淀化合物的溶度积时沉淀从溶液中析出。沉淀经过滤除阴离子，干燥，灼烧得到氧化锌纳米粒子。常见的沉淀剂为氨水，碳酸铵，草酸铵[（NH4)2C2O4].使用的沉淀剂不同，则反应机理，沉淀产物和灼烧温度也不同。以草酸铵作沉淀剂为列的反应方程式如下：+2+Zn+(NH4)2C2O4+2HO=ZnC2O4+2HO↓+2NH422(700℃)ZnC2O4·2HO=ZnC2O4(S

6、)+2HO↑(200℃)22znC2O4=ZnO(S)+CO2↑+CO↑(400-500℃)成核和生长是纳米颗粒制备过程中两个关键步骤，决定产物颗粒——————————————————————————————————————------------------------------------------------------------------------------------------------的大小。反应时间，反应物的浓度和配比等条件对晶核生长和晶核生长速率都有影响。直接沉淀法具有工艺简单，操作方便

7、，对设备要求不高，产品纯度高，成本低，容易批量生产等优点，是工业生产的首选方法。但由于反应中沉淀剂与反应物直接接触而沉淀，容易引起局部浓度过高而具有产物粒度分布不均匀，分散性较差，洗涤原溶液中的阴离子较困难等缺点。均匀沉淀法是利用是利用某一化学反应使溶液中的构晶离子逐步，均匀地产生出来，使纳米颗粒缓慢均匀地生长。常用的均匀沉淀剂有尿素[CO（NH2）2]和六亚甲基四铵[（CH2）6N4].均匀沉淀法生产ZnONM在我国已经实现了工艺化，是用尿素作为沉淀剂，沉淀可溶性锌盐，然后高温分解制得。以下是其反应机理：CO(NH2

8、)2+HO=CO2↑+2NH3·HO22Zn2++2NH3·HO=Zn(OH)2↓+2NH4+2Zn(OH)2=ZnO(s)+HO↑2——————————————————————————————————————-------------------------------------------------------------