纳米氧化锌晶体概述

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1、纳米氧化锌晶体概述作者姓名：00班级：00学号：000000000联系方式：000000000000000000000@qq.com14纳米氧化锌晶体概述钱学森91马博摘要：纳米氧化锌是一种具有特异性能并且用途广泛的新材料，同时也是一种重要的基础化工原料。本文首先介绍了纳米氧化锌晶体的基本物理和化学性质，基于这些性质，进一步阐述了纳米氧化锌在各个行业的应用。其次，本文对纳米氧化锌的制备方法进行了较为详细和系统的介绍。于此同时，为了对纳米氧化锌的性质进行改进，以扩大其应用领域，最后，我们又对纳米氧化锌的表面改型进行了

2、较为深入地分析。关键词：纳米ZnO；性质；应用；制备；改性14目录1纳米氧化性概述51.1氧化锌的基本性质51.2氧化锌晶体的结构51.3纳米氧化锌的基本性能[3]51.3.1表面效应51.3.2体积效应51.3.3量子尺寸效应61.3.4宏观量子隧道效应62纳米氧化锌的应用62.1纳米氧化锌在橡胶轮胎中的应用[6]62.2纳米氧化锌在陶瓷中的应用[8]62.3纳米氧化锌在防晒化妆品中的应用62.4纳米氧化锌在油漆涂料中的应用72.5纳米氧化锌在纺织中的应用72.6纳米氧化锌在催化剂和光催化剂中的应用72.7纳米氧

3、化锌在磁性材料中的应用[5]72.8作为填充剂的应用83纳米氧化锌的制备方法83.1固相法83.1.1燃烧法[14]83.1.2固相合成法[14]83.2液相法83.2.1直接沉淀法83.2.2均匀沉淀法[16]93.2.3并流沉淀法[17]93.2.4溶胶-凝胶法[18]93.2.5水热合成法[19]103.2.6微乳液法[20]103.3气相法[21,22]103.3.1激光诱导气相沉积法103.3.2气相反应合成法103.3.3喷雾热解法103.3.4化学气相氧化法104纳米氧化锌的表面改性114.1表面物理

4、修饰法114.1.1表面活性剂法[24]114.1.2表面沉积法114.2表面化学修饰法114.2.1酯化反应法[27]114.2.2偶联剂法[24]11144.2.3表面接枝改性法[28]124.2.4机械化学修饰[29]124.2.5外层膜修饰124.2.6高能量表面修饰134.2.7其它方法[30]13141纳米氧化性概述1.1氧化锌的基本性质氧化锌，俗称锌白，属六方晶系纤锌矿结构，白色或浅黄色晶体或粉末，无毒，无臭，系两性氧化物，不溶于水和乙醇，溶解于强酸和强碱，在空气中能吸收二氧化碳和水[1]。1.2氧化

5、锌晶体的结构氧化锌晶体是纤锌矿结构，属于六方晶系，为极性晶体。氧化锌晶体结构中，Zn原子按六方紧密堆积排列，每个Zn原子周围有4个氧原子，构成Zn-O4配位四面体结构，晶体中负离子配位多面体就成为研究晶体结构与形貌基本结构的单元。Zn-O4-6在一个晶胞层中可分为上、下两层，两层四面体，而上、下两层四面体的顶角和面与六方柱之间的对应关系是相同的。同时，上、下两层Zn-02四面体的顶角都是指向晶体的负极面。正极面与四面体的面平行，在C轴方向Zn、0原子的分布是不对称的，表现出极性晶体的特征[2]。1.3纳米氧化锌的基

6、本性能[3]纳米氧化锌(ZnO)是一种直接宽带隙半导体材料，室温下其禁带隙宽3.37eV，激子束缚能为60meV。纳米氧化锌的粒径介于1-100nm，由于颗粒尺寸的细微化，颗粒比表面积急剧增加，使得纳米氧化锌产生了其本体块状物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，因而使得纳米氧化锌在磁、光、电、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[4]。1.3.1表面效应球形粒子的表面积与其半径平方成正比，体积与其半径的立方成正比，所以表积比（表面积与体积之比）与粒子半径成反比。表面效应是指纳米

7、粒子表面原子与总原子数之比（即表面积与体积之比）随粒径的变小而急剧增大后所引起的性质上的变化。随着粒径减小，表面原子数迅速增加，另外，纳米粒子的表面积、表面能及表面结合也都迅速增大。这主要是由于粒径越小，处于表面的原子数越多。同时，表面原子周围缺少相邻的原子，有许多悬空键，具有不饱和性质，易与其它原子相结合而稳定下来，故具有很大的化学活性。所以，伴随表面能的增加，其颗粒的表面原子数增多，表面原子数与颗粒的总原子数的比值也增大，于是便产生了“表面效应”[5]，使其表面与内部的晶格振动产生了显著变化，导致纳米材料具有许

8、多奇特的性能。1.3.2体积效应纳米粒子的尺寸与传导电子的德布罗意波长相当或更小时，周期性的边界条件将被破坏，磁性、内压、光吸收、热阻、化学活性、催化剂及熔点等都较普通粒子发生了很大的变化，这就是纳米粒子的体积效应，这种体积效应为实际应用开拓了广阔的新领域[6]。141.3.3量子尺寸效应当微粒尺寸下降到一定值时，费米能级附近的电子能级由准连续能级变为分立能