zno 纳米材料

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1、氧化锌纳米材料的制备、性能、表征及应用综述杨波（专业：无机非金属材料工程班级：化材1101学号201144049）摘要：纳米材料以其独特的结构与性能受到世人广泛的关注；本文简要介绍了纳米氧化锌材料的最新制备方法、分析表征方法、主要性质、应用、生物毒性、未来研究方向及展望。关键词：纳米材料；氧化锌；制备；生物毒性；研究方向1、前言纳米Zn0是一种新型高功能精细无机产品，与普通ZnO相比，因其特有的表面效应、体积效应、量子效应和介电限域效应等，在催化、光学、磁性和力学等方面展现出许多特异功能，特别是它的防紫外辐射及其在

2、紫外区对有机物的催化降解作用，使其在陶瓷、化工、电子、光学、生物、医药等很多领域具有重要的应用ZnO有纳米管、纳米棒、纳米丝和纳米同轴电缆、纳米带、纳米环、纳米笼、纳米螺旋及其超晶格结构等多种纳米形态，是纳米材料家族中结构最多样的成员之一。本文主要评述了近年来氧化锌纳米材料制备的一些新方法，比较了各种方法的优缺点；介绍了氧化锌纳米材料的性质及其可能的应用领域，并对氧化锌纳米材料的发展前景进行了展望。2、氧化锌纳米材料制备的新方法对纳米材料的研究首先是侧重于制备方法的研究，随着研究的不断深入，近年来,人们已开发了一系

3、列制备氧化锌纳米材料的新方法,如微波法、静电纺丝法、离子液体法、脉冲激光烧蚀沉积法、频磁控溅射法、等，下面将对其一一介绍。2.1、静电纺丝法静电纺丝是一种制备纳米纤维的技术,这种方法可以十分经济地制得直径为纳米级的连续不断的纤维。近年来，由于对纳米科技研究的迅速升温，静电纺丝这种可大规模制备纳米尺寸纤维的纺丝技术激起了人们的广泛兴趣。典型的静电纺丝装置见图1，装置一般由三个部分组成：高压直流或交流电源、电纺丝喷嘴、接收电极。聚合物溶液或熔体与高压电源通过导线相连,接收板接地，当高压电施加于聚合物溶液或熔体时，位于针

4、头顶端的液滴表面强电场作用下，将带有大量的诱导电荷，液滴在其表面电荷的排斥力和外部电场的库仑作用力下，变形成泰勒锥状，当电场强度达到某一临界值时，静电力将克服溶液的表面张力，液体流将从泰勒锥顶端喷射而出，在射流运动一段距离后，裂分为许多小的聚合物流。在此过程中，由于受到连续的电场拉伸作用力和溶剂挥发的影响，从而在接收板上得到无纺布状纳米纤维。静电纺丝技术对溶液粘度的要求非常严格，所以过去仅被限制于用有机高聚物来制备纳米纤维。最近，人们发现溶胶-凝胶法配制成的溶液作为前驱体也能很好地满足静电纺丝所要求的粘度，因而电纺

5、丝制备无机氧化物纳米纤维也就成了可能。制备ZnO纳米纤维的过程主要包括三个步骤:(1)配制合适浓度的聚合物/锌盐的前驱溶液；(2)通过静电纺制备出聚合物/锌盐的复合纳米纤维；（3）对复合纤维进行煅烧,最终得到ZnO纳米纤维。目前，我校（大连理工大学）王刚老师及其团队成功运用此技术合成了一系列复合纳米材料纤维。同其他方法相比，静电纺丝技术是能够制备长尺寸的、直径分布均匀的、成分多样化的氧化锌纳米纤维的最简单的方法，且具有设备简单、操作容易以及高效等优点，因此激起了人们的广泛兴趣。但静电纺丝法制备氧化锌纳米纤维的文献较

6、少，其主要的不足之处表现在溶剂的挥发性不好，纤维之间有粘连现象等方面，故有待于进一步研究改进。2.2、微波法微波是频率300MHz～300GHz、波长1mm～1m的电磁波。1986年，GedyeR等在微波炉内进行了酯化、水解等化学反应。此后，微波技术便逐渐渗透应用于化学的各个领域。近年来，微波技术大量应用于材料化学和催化化学领域[18]，日益显示其独特优势。利用微波制备纳米材料，起步虽晚但进展迅速，国内外已有不少这方面的文献报道。例如HuHx等应用微波液相合成连接型ZnO晶体棒产率大于90％，合成过程不需要晶种、表

7、面活性剂和模板剂等。该方法具有快速简单、成本低廉、节能高效等特点，适合规模化生产。李轶等用微波加热水解法制得花形结构的ZnO纳米粒子；余磊等以硫酸锌和碳酸钠为原料，采用微波诱导固相化学反应首先合成前驱体碳酸锌，再经热分解后纯化制得平均粒径5.6nm的ZnO。该法具有原料来源广、成本低廉、实验设备简单、工艺流程短、反应时间短、操作方便和易于分散等优点，具有实用价值。微波法具有常规方法无法比拟的快速、节能和环保等优点，所制备的材料具有某些特殊的结构和性能。微波作为特殊的电磁复合能量场，在制备ZnO材料的过程中除了均匀、

8、迅速的热效应外，非热效应的作用机理有待于进一步研究和探讨。另外，微波制备ZnO要用于工业化生产还有许多技术问题需要解决。2.3离子液体法离子液体法是采用离子液体作为反应溶剂来制备纳米材料。此法也表现出许多其他方法不具备的优点。WangWW等应用离子液体法在离子液体BF4中通过控制适当的条件，成功合成形状可控的针状和花状的ZnO材料。合成快速(5～20)min