纳米氧化锌材料
摘要：综述了纳米氧化锌的性能。描述了纳米氧化锌的制备研究, 随着科技的发展, 许多新的手段引入到了纳米氧化锌的合成工艺中弥补相互之间的不足。
关键词：纳米氧化锌,性能,制备,应用
1.纳米氧化锌的性能
1.1紫外线屏蔽
在整个紫外光区( 200~ 400 nm) ,氧化锌对光的吸收能力比氧化钛强。纳米氧化锌的有效作用时间长, 对紫外屏蔽的波段长, 对长波紫外线和中波紫外线均有屏蔽作用, 能透过可见光, 有很高的化学稳定性和热稳定性。它可用于制备抗紫外线、耐光老化性能好的涂料及其它的高分子材料。在乳胶漆中使用纳米氧化锌可以增大乳胶漆对紫外线辐射的抵抗力, 减弱乳胶漆对潮湿环境条件的敏感性,提高耐老化性。同时,氧化锌能够散射光线,使乳胶漆的遮盖力得到一定程度的改善。1.2补强性
一般的无机填料填充于聚合物中时具有如下缺点: 使用量大, 不能兼顾刚性、耐热性、尺寸稳定性和韧性同时提高。而在聚合物中添加少量的纳米粒子, 就可以使基体树脂的力学性能( 拉伸强度、弯曲强度、冲击强度、断裂伸长率等) 得到显著的提高, 并克服了以上提及的一般无机材料的缺点。
1.3抗菌、除臭性
氧化锌是传统无机抗菌材料, 在与细菌接触时, 锌离子缓慢释放出来。由于锌离子具有氧化还原性, 它能与细胞膜及膜蛋白结合, 并与其结构中有机物的巯基、羧基、羟基反应, 破坏其结构, 进入细胞后破坏电子传递系统的酶, 并与- SH 基反应, 达到抗菌的目的。在杀灭细菌之后, 锌离子可以从细胞内游离出来, 重复上述过程。氧化锌纳米粉末因为粒径小, 表面原子数量大大超过传统粒子, 表面原子由于缺少邻近的配位原子而具有很高的能量, 所以可增强氧化锌的亲和力, 提高抗菌效率。
1.4阻燃性
氧化锌可作为一种阻燃增效剂。它多数是和其它的增效剂或阻燃剂协同使用, 其增效作用与硼酸锌类似。ZnO 一般可作为PVC 的紫外吸收剂, 但其对PVC 的热稳定性有不利的影响, 因此在配方中一般采用的含量不高。在电缆涂层中使用纳米
氧化锌, 除有阻燃作用之外, 还可以增大涂层对紫外线辐射的抵抗力, 减弱涂层对潮湿环境条件的敏感性, 提高耐老化性。因此,可用于制备较好的室外电缆涂层。
1.5颜料
纳米氧化锌无毒、无味,不分解、不变质、热稳定性好,本身为白色,其作为白色颜料添加在涂料中可以根据不同对象加以着色,价格便宜。
2纳米氧化锌的制备
2.1 物理法
张伟等人研究了利用立式振动磨制备纳米氧化锌粉体的过程和技术,得到了A- Al2O3.ZnO.MgSiO3的超微粉,最细粒度可达0.1μm。该法得不到1~100nm的纳米级粉体,这是因为物理法所制得的粉体的粒度与磨介的性能,进料的细度,磨介的磨介程度等因素有很大的关系,目前用此法还得不到真正的纳米级氧化锌。
2.2 化学法
2.2.1 固相法
张永康用ZnSO4.7H2O和Na2CO3分别研磨10min,再混合研磨10min,经100e远红外加热反应2h,得前躯体碳酸锌;然后对前躯体在200e烘1h,得纳米ZnO初产品; 最后经去离子水,无水乙醇洗涤、过滤、干燥得纳米ZnO产品.此法制得的产品粒度在6.0~12.7nm之间,分子形貌呈呈棒球形,且粒度分布均匀。
石晓波等使用H2C2O4.2H2O和Zn(Ac).2H2O为原料,置于玛瑙研钵中,充分研磨
20min,真空干燥3h得前躯体ZnC2O4.2H2O,然后用微波炉辐射分解30min,即得纳米氧化锌粉末。
2.2.2 液相法
直接沉淀法.该方法是在可容性锌盐中加入沉淀剂后,溶液中离子的浓度积超过沉淀化合物的浓度积时,即有沉淀从溶液中析出, 过滤后经煅烧得到纳米ZnO。均匀沉淀法.该法是利用沉淀剂的缓慢分解, 与溶液中的构晶离子结合,从而使沉淀缓慢均匀地生成,克服了沉淀剂所造成的局部不均的现象,而获得粒度,分子形貌和化学组成都均一的纳米粉。
溶胶-凝胶法.李东开等利用Zn(Ac)2.2H2O在硬脂酸, 柠檬酸盐,草酸盐等的不同溶剂中脱去所含结晶水或吸附水或有机物(乙酸,醋酸).然后对制得的前躯体
进行热分解得纳米ZnO 粉末。
2.3气相法
2.3.1 化学气相法
Mitarai等以氧气为氧源,锌粉为原料,在550e下,以N2作载体,进行氧化反应。
2.3.2 激光诱导化学气相沉淀法
本法是利用反应气体分子对特定波长激光的吸收,引起气体分子激光光解、热解、光敏化和激光诱导化学合成反应, 在一定条件下合成纳米粒子。
2.3.3 喷雾热解法
赵新宇等利用喷雾热解技术,以二水合醋酸锌水溶液为前驱体,水溶液经雾化为气溶胶微液滴,液滴在反应器中经蒸发,干燥,热解,烧结等过程制备ZnO钠米粒子.粒子由袋装式过滤器收集,尾气经净化排空.该法制得的产物纯度高, 粒度和组成均匀,过程简单连续, 颇有工业潜力。
3 纳米氧化锌的应用
3.1 在陶瓷行业的运用
纳米ZnO的体积小,比表面积大,粒度较均匀,在陶瓷业可以直接利用,并能降低烧结陶瓷的温度,烧制的产品光亮如镜,有很好的“成像效应”,且制作工序减少,能耗降低,极大地提高产品的质量和产量.纳米ZnO的陶瓷品具有抗菌作用,可以用于制作卫生陶瓷洁具。
3.2 纳米氧化锌的紫外屏蔽作用
纳米氧化锌既有屏蔽紫外线和杀菌护肤等特点,因此,可用于化妆品中,以抵抗紫外线和病菌的侵袭。由于纳米ZnO具有抗菌, 防臭,抗紫外线等作用,因此,在纺织品中,加入纳米氧化锌可制造出高档舒适,具有保健功能的穿着。近年来人们不断研制出各种新型的功能纤维。
3.3 橡胶工业上的运用
纳米ZnO是制造高耐磨,耐用橡胶制品的原料,如飞机轮胎,高级轿车用的子午胎等.因具有防止老化,抗磨擦着火,使用寿命长等优点,不仅改善了橡胶制品的表观质量和内在质量,而且其用量仅为等级氧化锌的30%~ 50%,降低了企业的生产成本,因此,纳米ZnO在橡胶制品中的运用非常广泛。
3.4 催化剂和光催化剂
纳米ZnO催化剂的催化活性和选择性都远远大于其传统催化剂,其催化速度是普通ZnO的100~1000倍。纳米ZnO也是一种重要的光催化剂,在光的照射下,它几乎不引起光的散射,具有很大的比表面积和宽的能带,因此被认为是极有前景的光催化材料。
3.5传感和吸波材料
纳米ZnO也是一种很好的吸波材料,它对电磁波、可见光和红外线都都有较强的吸收能力,在军事上用它作隐身材料, 能在很宽的频带范围内逃避雷达波, 并能起到红外隐身的作用,在国防上有重要意义.纳米ZnO因具有质量轻,颜色浅,吸波能力强等特点,现已成为吸波材料的研究热点之一。
4 新方法及发展方向
最近,出现了几种新方法或上述几种方法的结合法。钱珮珮采用微波均相沉淀法,以七水硫酸锌为锌源,尿素为均相沉淀剂,制备出30~50nmZnO。与传统方法相比,微波均相沉淀法反应速度快,反应条件温和,反应效率高,而且产品具有较高的纯度、窄的粒径分布和均一形态。陈云涛等以超声-微波法结合热转化反应,合成了具有六方晶系红锌矿结构的ZnO纳米带、棒和纳米颗粒。ZnO纳米带长度约10μm、宽度约1μm、厚度约100nm; ZnO 纳米棒的宽度1 μm左右,长度3~4μm;ZnO 纳米颗粒的尺寸较均一,平均粒径约30nm,分散度较好,团聚现象不太明显。微波是内加热, 加热速度快而且均匀, 超声波具有空化作用, 能细化晶粒而不需要分散剂。程超等通过微波合成法在不同溶剂中得到花状、刺球状、多角星状纳米氧化锌。徐帅等以氯化锌和氢氧化钠为反应物,中空纤维膜为分散介质,采用双膜分散法制备出纳米氧化锌颗粒。
参考文献
[1]王小丹，铁绍龙. 纳米氧化锌的性能及其在涂料中的应用，发展论坛，2005,24（3）
[2]丁浩冉，王树林，陈海燕，王海峰.氧化锌纳米结构的制备与应用研究进展，2011,24（26）：97-99
[3]欧阳成，李红超，常卿卿，田磊，荆旭冬，周蓉.纳米氧化锌的制备现状及发展趋势，湿法冶金，2011,30（3）：191-193
[4] 曹优明, 郑仕远, 张辉, 陈治龙.纳米氧化锌的制备方法与应用，渝西学院学
报，2003,2（4）:16-17
[5] 田静博, 刘琳, 钱建华, 邢锦娟, 秦金兰. 纳米氧化锌的制备技术与应用研究进展, 化学工业与工程技术，2008,29（2）:47-49
[6]徐甲强, 潘庆宜, 孙雨安, 等. 纳米氧化锌的乳液合成、结构表征与气敏性能 . 无机化学学报, 1998, 14( 3) : 355- 359.
[6]安崇伟, 郭艳丽, 王晶禹. 纳米氧化锌的制备和表面改性技术进展, 应用化工,2005,34(3):142-143
[7]孟弘. 纳米材料制备研究进展，矿产保护与利用，2003,8（4）：15-18
摘要：ZnO作为一种重要的宽带隙半导体材料，具有较好的光学性能。ZnO纳米带以其统一的几何尺寸，较少的线缺陷，作为特殊的纳米材料，展现了其独特的性质。本文综述了ZnO纳米带的制备方法，掺杂不同物质对其光学性能的影响，也对当前对ZnO纳米技术的研究与应用做了简要介绍，并对其今后的研究进行了相应的展望。 关键词：ZnO纳米带光学性质 Abstract：ZnO is an important wide band gap semiconductor material with special optical properties. ZnO nanobelts with its uniform geometry, less linear defects, as the special nanomaterial, demonstrated its unique character. This paper reviews the methods of synthesizing ZnO nanobelts, doped optical properties of different substances to their different effects, but also on the current of the ZnO nanotechnology research and application of a brief introduction, and the future prospects for research accordingly. Key words：ZnO nanobelts optical properties
不同基底下生长氧化锌纳米线研究 首先在FTO玻璃基底上用水热法制备氧化锌纳米线，发现在配备种子层的基础上0.7437克硝酸锌和0.35克六次甲基四胺在九十五摄氏度的温度下反应三个小时制得的氧化锌纳米线最好。然后以重金属金为基底用水热法制备氧化锌纳米线，以金为催化剂0.7437克硝酸锌和0.35克六次甲基四胺分别在70摄氏度，80摄氏度，90摄氏度反应七个小时，发现在七十摄氏度的条件下氧化锌纳米线排列最为整齐，结果最好。不同基底相对比发现以FTO为基底制备氧化锌纳米线，氧化锌纳米线排列紧密且长径比较大，但是倾斜严重，适合染料敏化太阳能电池等科技的研究。以重金属金为基底制备氧化锌纳米线，氧化锌纳米线排列宽松，但倾斜较小，长径比较小，个体较大。适合于研究单独一根氧化锌纳米线。 关键词：FTO基底，金基底，不同基底制备氧化锌纳米线的特点 最近人们对于碳纳米管的发现引起了制备其它一维纳米材料的极大兴趣。一维纳米结构氧化物具有独特的光学，电学性能。各种氧化物纳米线的制备和性能研究已成为当今的热点。氧化锌是重要的II – VI族直接带隙宽禁带半导体氧化物，具有较大的禁带宽度（3.2eV）,激子结合能（60meV）高，能在室温及更高温度产生近紫外的短波激子发光。其中特别是具有较大长径比的氧化锌纳米线所表现出的奇特光学与电学性能，使其在低压和短波长光电子器件方面具有潜在的应用价值，例如透明导电材料，发光二极管，气敏传感器和荧光器件等。一维氧化锌纳米线是一种性能优异的新型功能材料，应用开发前景十分广阔。其制备方法多种多样，制备技术也日趋完善，它在传统材料、微电子、医药等领域的应用日益广泛和重要，对这些领域将会带来革命性的改变，也会影响到人们的日常生活。可以预见，随着氧化锌纳米线的制备方法、生长机理、结构表征等研究的不断深入，其应用研究将会有一个快速发展的阶段。 1.1纳米材料 1.1.1纳米材料简介 纳米材料是在纳米尺度空间内研究电子、原子和分子的内在运动规律和相互作用以及可能的实际应用中的技术问题的科学技术。它的最终目标是人类能够按照自己的意愿直接操纵单个原子，制造具有特定功能的产品。 1.1.2纳米材料四大效应 体积效应 当纳米粒子尺寸比电子的德布罗意波更小时，内压、磁性、化学活性、热阻、光吸收、催化性及熔点等与普通粒子相比发生了很大的变化，周期性边界条件将被破坏。纳米粒子以下几个方面的应用均基于它的体积效应。例如，利用等离子共振频移随颗粒尺寸变化的性质，
水热法 1、分别称取适量醋酸锌、氢氧化钠放入烧杯中，加入一定量水, 搅拌均匀，再向其中加入 适当比例的水和丙三醇，搅拌均匀后再加入少量聚丙烯酰胺，加热使其完全溶解直至变为白色均状溶液，然后超声30min, 移入聚四氟乙烯内胆，再装入高压反应釜，密封后放入鼓风干燥箱中180 ℃下反应20 h 后取出, 冷却至室温后离心分离，用去离子水反复洗涤3~4 次, 在90 ℃下真空干燥5 h 后取出样品。 2、称取一定量的醋酸锌，在室温下溶解于100 mL去离子水中，滴加少量醋酸控制水解，使 其形成均匀的透明溶液。将氨水溶解于一定比例的乙醇溶剂中，将该氨水溶液缓慢滴加到醋酸锌溶液中，用氢氧化钠水溶液对混合液体的pH 值进行调节，并持续搅拌30 min。 将该混合液体转移到高压釜中，进行水热反应。经过140 ℃水热反应4 h，离心分离固体产物，并用无水乙醇和去离子水重复洗涤3 次，干燥后收集样品。 3、将Zn( NO3)2·6H2O 和六次甲基四胺( HMT) 配置成0． 5 mol /L 的混合水溶液作为旋涂的溶胶。采用溶胶凝胶法在ITO 玻璃衬底上均匀旋涂一层ZnO 溶胶，为了得到均匀致密的薄膜， 200 ℃预处理后反复旋涂3次， 400 ℃烧结1 h 可得到ZnO 种子层。选Zn( NO3)2·6H2O 和六次甲基四胺( HMT) 配置成0． 05 mol /L的混合水溶液，Zn( NO3)2·6H2O 和HMT 为等摩尔浓度。将配置好的溶液倒入反应釜中，然后将涂覆有氧化锌种子层的ITO 玻璃片悬浮于溶液中( 氧化锌薄膜朝下) ，或斜靠在反应釜的壁面( 氧化锌薄膜朝壁面) 。水热反应温度95 ℃，反应时间分别为2 h、4 h、6 h 和8 h，反应结束后，将反应釜急速冷却到室温取出样片，用去离子水反复冲洗，最后在洁净烘箱中60 ℃干燥10 h，即得到不同粒径的ZnO 纳米棒，下文将其分别称为样品1 ～ 4。样品5 为反应温度和时间分别95 ℃和6 h，自然冷却2 h 的产物。
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。
纳米氧化锌综述 概述 纳米氧化锌是一种多功能性的新型无机材料，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[1]。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，使其在陶瓷、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。由于纳米氧化锌一系列的优异性和十分诱人的应用前景，因此研发纳米氧化锌已成为许多科技人员关注的焦点。 纳米氧化锌的性质 纳米氧化锌是一种半导体催化剂的电子结构，在光照射下，当一个具有一定能量的光子或者具有超过这个半导体带隙能量Eg的光子射入半导体时，一个电子从价带NB激发到导带CB，而留下了一个空穴。激发态的导带电子和价带空穴能够重新结合消除输入的能量和热，电子在材料的表面态被捕捉，价态电子跃迁到导带，价带的孔穴把周围环境中的羟基电子抢夺过来使羟基变成自由基，作为强氧化剂而完成对有机物（或含氯）的降解，将病菌和病毒杀死[2]。 纳米氧化锌的制备 1.纳米氧化锌的液相化学制备技术 除了能够准确控制粒子的化学组成外，液相法与其它化学制备技术相比还具有设备简单、批量大、原料易得、相对来说粒子大小集中、晶相结构及形状容易控制、产物活性好、成本低等特点。液相法可以分为沉淀法、溶胶-凝胶法、微乳液法、水热合成法、溶剂蒸发法等。 1．1化学沉淀法 1．1．1直接沉淀法 直接沉淀法是直接混合制备氧化锌的锌盐与沉淀剂溶液的方法，特点是条件易于控制，操作简单，适于大批量制备粉体材料，其缺点是副产物离子的洗涤较困难，且产物粒径分布较宽，干燥过程中粒子易于团聚。郭志峰等[3]向乙酸锌溶液滴加草酸，同时搅拌，伴有草酸锌沉淀生成。将沉淀物送入烘箱烘干，烘干的草酸锌粉末置洗净坩埚中，在箱式电阻炉中反应，制得氧化锌晶体。 1．1．2 均匀沉淀法 均匀沉淀法是将反应物之一通过化学反应缓慢释放出来并导致沉淀反应发生的技术，因此混合反应物溶液沉淀反应并不立即发生。其特点是避免了直接沉淀法中的局部过浓，从而大大降低沉淀反应的过饱和度。洪若瑜等[4]采用连续微波加热用硫酸锌和尿素制备了粒径为8～30nm的纳米氧化锌。 1．2溶胶-凝胶法 溶胶-凝胶法是以无机盐或金属醇盐为前驱物，经水解缩聚过程逐渐胶化，然后作相应处理得到所需纳米粉体，方法多采用有机溶剂。该方法合成的粉体纯度高，化学成分均匀，颗粒度小且分布范围窄。溶液的pH值、浓度、反应时间及温度均是影响溶胶-凝胶质量的主要因素。 Tianbao Du等[5]采用溶胶-凝胶浸渍涂布技术制备了氧化锌半导体薄膜，他 们以耐热玻璃为模板，在不断搅拌中把模板加入Zn( CH 3C00) 2 /乙醇溶液中，取出
第37卷第2期 人 工 晶 体 学 报 Vol .37 No .2 2008年4月 JOURNAL OF SY NTHETI C CRYST ALS Ap ril,2008 铟掺杂的氧化锌纳米带的制备和发光特性 卢会清,高 红,张 锷,张喜田 (哈尔滨师范大学物理系,哈尔滨150080) 摘要:以混合的Zn O 粉和金属I n 作为前驱物,通过化学气相沉积方法在Si 衬底上合成了I n 掺杂的Zn O 纳米带。利用场发射扫描电子显微镜、透射电子显微镜以及附带的能谱仪对它们的结构和成分进行了表征。结果表明,Zn O 纳米带沿<101-0>方向生长;I n 的掺杂浓度是21%原子分数。讨论了Zn O 纳米带的形成机制和光致发光特性。关键词:Zn O 纳米带;掺杂;化学气相沉积 中图分类号:O484 文献标识码:A 文章编号:10002985X (2008)022*******Syn thesis and O pti ca l Properti es of I nd i u m 2doped Z i n c O x i de Nanobelts LU Hui 2qing,G AO Hong,ZHAN G E,ZHAN G X i 2tian (Depart m ent of Physics,Harbin Nor mal University,Harbin 150080,China ) (Received 10July 2007) Abstract:I n 2doped ZnO nanobelts were synthesized on silicon substrates thr ough che m ical vapor depositi on method using a m ixture of ZnO powders and I n as p recurs or .The nanobelts were characterized by field 2e m issi on scanning electr on m icr oscopy,high 2res oluti on trans m issi on electr on m icr oscopy and energy dis X 2ray s pectr oscopy . The results show that the nanobelts gr ow al ong the <101-0>directi on and content of I n in the nanobelts is 21at%.The for mati on mechanis m and phot olum inescence of the nanobelts were discussed . Key words:zinc oxide nanobelts;dop ing;che m ical vapor depositi on 收稿日期:2007207210 基金项目:国家自然科学基金(No .10374024,60776010);黑龙江省人事厅博士后启动基金;黑龙江省教育厅海外学人项目(1055HZ O22); 哈尔滨师范大学博士启动基金 作者简介:卢会清(19812),女,黑龙江省人,硕士研究生。 通讯作者:张喜田,教授。E 2mail:xtzhangzhang@hot m ail .com 1 引 言 ZnO 是直接带隙宽禁带半导体材料,室温下的带隙宽度为3.37e V,具有较高的激子束缚能(～60me V ),保证其室温下紫外激光发射。一维及准一维Zn O 纳米材料在纳米光电器件和传感器件中具有潜在的应用价值,所以近年来备受研究人员的关注,同时也取得了重要进展。人们探索了许多方法和技术合成一 维Zn O 纳米材料,如化学气相沉积法(CVD )[124],金属有机化学气相沉积法[5],激光沉积法[6]和溶胶2凝胶 法[7]等,其中CVD 是一种常见的合成方法。在CVD 方法中,合成样品的形貌和尺寸与前驱物的组成、反应温度、反应压强、载气流速、催化剂等实验参数密切相关。通过选择适当参数,各种不同形貌的一维ZnO 纳
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
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.doczj.com/doc/2b6657847.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。
晶体形貌的形成、控制与应用 ——以氧化锌为例 The Morphology of Zinc Oxide Crystal 浙江大学材料科学与工程学系张昶 目录 前言 第一章六棱柱——结晶理论的预言 1.1 经典形核理论 1.2 晶体形貌理论1——BDFH理论 1.3 晶体形貌理论2——HP理论 1.4 六棱柱——晶体形貌理论对氧化锌晶体结构的预言 第二章不同形状的“铅笔”——氧化锌粉体的生长 2.1 预言与实际 2.2 “铅笔”的长大——氧化锌粉体的生长过程 2.2.1 化学反应过程 2.2.2 晶体生长过程 2.3 “橡皮头铅笔”——氧化锌粉体的外形调制 第三章“花簇”与“扇子”——氧化锌纳米粒子的生长 3.1 氧化锌纳米粒子的外形 3.2 氧化锌纳米粒子的生长过程 3.2.1 基本粒子的形成 3.2.2 “杉树”的长大 3.2.3 分化：“花簇”与“扇子”的形成 3.2.4 小节 第四章不同形貌的氧化锌的性能研究 4.1 不同氧化锌晶体的形貌及其制备方式 4.2 不同形貌氧化锌晶体的微波电磁性能及应用 第五章总结 附录一：参考文献 附录二：中英文名词对照表
前言 晶体是内部原子排列长程有序，外部形貌规则而平整的固体。我们该如何了解某种晶体的形貌呢？理论和实践是人类获得知识的两种方式，实践是检验理论的唯一方式。想要知道一种晶体的外形，除了通过做实验直接观察，我们还可以通过已有的理论预测。 氧化锌是一种无机材料，在电子、化工等领域均有广泛应用。它的外形多种多样，且与性质息息相关。如果能控制氧化锌晶体的外形，我们就能调制氧化锌晶体的性质。因此，研究氧化锌晶体的形貌形成对研究和生产有实际的帮助。 本篇论文中，我会从一系列的形核与生长理论出发，预测氧化锌晶体的外形；然后通过实验中观察到的粉体氧化锌和纳米氧化锌晶体外形，验证结晶理论；并给出氧化锌形成这些形状的机理。最后举例说明晶体形貌控制在研究和工业生产中的应用。 希望通过本论文的写作，能巩固我的晶体生长基础知识，并对日后的研究和工作提供帮助。 图0-1：丰富多彩的氧化锌纳米晶外形
纳米氧化锌材料 摘要：综述了纳米氧化锌的性能。描述了纳米氧化锌的制备研究, 随着科技的发展, 许多新的手段引入到了纳米氧化锌的合成工艺中弥补相互之间的不足。 关键词：纳米氧化锌,性能,制备,应用 1.纳米氧化锌的性能 1.1紫外线屏蔽 在整个紫外光区( 200~ 400 nm) ,氧化锌对光的吸收能力比氧化钛强。纳米氧化锌的有效作用时间长, 对紫外屏蔽的波段长, 对长波紫外线和中波紫外线均有屏蔽作用, 能透过可见光, 有很高的化学稳定性和热稳定性。它可用于制备抗紫外线、耐光老化性能好的涂料及其它的高分子材料。在乳胶漆中使用纳米氧化锌可以增大乳胶漆对紫外线辐射的抵抗力, 减弱乳胶漆对潮湿环境条件的敏感性,提高耐老化性。同时,氧化锌能够散射光线,使乳胶漆的遮盖力得到一定程度的改善。1.2补强性 一般的无机填料填充于聚合物中时具有如下缺点: 使用量大, 不能兼顾刚性、耐热性、尺寸稳定性和韧性同时提高。而在聚合物中添加少量的纳米粒子, 就可以使基体树脂的力学性能( 拉伸强度、弯曲强度、冲击强度、断裂伸长率等) 得到显著的提高, 并克服了以上提及的一般无机材料的缺点。 1.3抗菌、除臭性 氧化锌是传统无机抗菌材料, 在与细菌接触时, 锌离子缓慢释放出来。由于锌离子具有氧化还原性, 它能与细胞膜及膜蛋白结合, 并与其结构中有机物的巯基、羧基、羟基反应, 破坏其结构, 进入细胞后破坏电子传递系统的酶, 并与- SH 基反应, 达到抗菌的目的。在杀灭细菌之后, 锌离子可以从细胞内游离出来, 重复上述过程。氧化锌纳米粉末因为粒径小, 表面原子数量大大超过传统粒子, 表面原子由于缺少邻近的配位原子而具有很高的能量, 所以可增强氧化锌的亲和力, 提高抗菌效率。 1.4阻燃性 氧化锌可作为一种阻燃增效剂。它多数是和其它的增效剂或阻燃剂协同使用, 其增效作用与硼酸锌类似。ZnO 一般可作为PVC 的紫外吸收剂, 但其对PVC 的热稳定性有不利的影响, 因此在配方中一般采用的含量不高。在电缆涂层中使用纳米
CdS/ZnO纳米棒的制备和性质研究 09应用物理孙家驹200910250101 ZnO是一种重要的Ⅱ―Ⅵ族半导体化合物，能广泛应用于光电领域本文采用水溶液生长法，以硝酸锌和氨水为前驱生长液，通过衬底表面晶种层的外延生长方式，制备了高取向的六方纤锌矿氧化锌(ZnO)纳米/微米棒晶阵列薄膜。研究了ZnO棒晶在水溶液中外延生长的机理。考察衬底微结构、生长时间和初始锌离子浓度等对ZnO棒晶尺寸的影响。在生长溶液中添加硝酸镉，通过调节生长液中硝酸镉的浓度、pH值、硝酸镉的加入方式以及生长时间等考察了对ZnO薄膜形貌的影响。在生长溶液中加入氯化钠、柠檬酸钠、硝酸铵以及氟化铵研究了 ZnO薄膜形貌的变化。 利用XRD、SEM、EDS、FESEM、TEM和HRTEM等方法分析和表征了制得的ZnO薄膜的物相组成、晶体形貌和组织结构等。实验发现在氨水体系中加入硝酸镉由于静电力作用，到正电的[Cd(NH3)6]2+与[Zn(NH3)4]2+竞争吸附于ZnO晶体(0001)负极性面，迫使大量[Zn(NH3)4]2+吸附于ZnO晶体的(1000)和(1010)晶面，导致棒径方向的生长速率增大，制备出直径高达700nm的ZnO棒晶，棒晶之间相互嵌合生长，得到了高取向、高致密度的ZnO多晶取向薄膜。生长溶液中加入柠檬酸钠后制备出片状ZnO；加入氟化铵后制备出针状ZnO。本文通过考察晶种层衬底微结构、生长时间和初始锌离子浓度等研究了水溶液法ZnO的外延生长规律。实验结果表明：排列整齐一致的
ZnO纳米棒晶阵列的制备需要衬底表面涂敷ZnO晶种层；随着生长时间的增加，棒的尺寸增大；生长液初始锌浓度主要影响棒的c轴方向的生长速率，浓度的增大有利于ZnO棒晶阵列的致密度以及整齐度；生长液中加入硝酸镉后，随着初始镉离子浓度的增加，棒径从～180nm增至～400nm；增大初始pH值后，ZnO棒晶的尺寸无明显变化，但薄膜由致密变的疏松，原因是小棒径的ZnO棒晶溶解；ZnO在原Zn(NO3)2/NH3·H2O体系中生长1h后再置入[Zn(NO3)2、Cd(NO3)2]/NH3·H2O生长体系随着二次生长液中镉离子浓度由0.012 M增至0.03 M时，棒径从～300 nm增至～700nm，且相互嵌合生长在一起，出现棒晶二次生长的现象。通过在生长液中添加Cd(NO3)2，可实现大范围棒径尺寸的调节，其棒径的范围为～180nm至～700nm，并能制备出高取向、高致密度的ZnO多晶薄膜。 制备步骤： 1先制备氧化锌籽晶，将MEA单乙醇胺、Zn(Ac)2、乙二醇甲醚按适量配比混合在60摄氏度温度下不断搅拌加热两个小时，然后取玻璃基底提拉十次，每次提拉都在300摄氏度温度下干燥十分钟。然后放入马弗炉，调整温度500摄氏度，一小时后取出。 2．在氧化锌籽晶的基础上制成氧化锌纳米棒。将0.1mol HTMs 六亚甲基四胺和0.1mol Zn（NO3）2混合，将带有氧化锌种子的玻璃片放入溶液，在95摄氏度温度下加热10h。取出后在500摄氏度温度下干燥2h。 3. 掺入硫化镉。取1 g CdCl2 2.5H2O，0.5 g SC（NH2）2和2 g KOH
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
The luminescence of nanocrystalline ZnO particles: the mechanism of the ultraviolet and visible emission 氧化锌纳米晶体粒子的发光：紫外发光与可见发光机理 Abstract (摘要) Results of steady-state luminescence measurements performed on suspensions of nanocrystalline ZnO particles of different sizes are presented. (本文提供了对不同粒径大小的氧化锌纳米晶体粒子悬浮液的稳态发光测量结果。) In all cases two emission bands are observed.(在所有的例子中，观测到两个发光带。) One is an exciton emission band in the UV and the second an intense and broad emission band in the visible, shifted by approximately 1.5 eV with respect to the absorption onset. (第一个是存在于紫外区的激子发光带；第二个是存在于可见光区的强烈且宽的发光带，这个发光带的吸收起始点以约1.5eV进行变换。) As the size of the particles increases, the intensity of the visible emission decreases, while that of the exciton emission increases. (随着粒子大小的增加，可见区发光的强度减弱，而激子发光强度增加。) In accordance with previous results, a model is presented in which the visible emission is assigned to the radiative recombination of an electron from a level close to the conduction band edge and a deeply trapped hole in the bulk (Vo**) of the ZnO particle. (根据之前的结果，提出了一个模型，可见发光是接近导带边缘水平的电子与氧化锌粒子本体（V o**）的深陷阱空穴的辐射再结合。) The size dependence of the intensity ratio of the visible to exciton luminescence and the kinetics are explained by a model in which the photogenerated hole is transferred from the valence band to a V o* level in
ZnO 纳米结构及其应用 ZnO 是一种II-VI 族宽带隙的半导体材料,相对分子质量为81.37,密度为5.67g/cm 3。ZnO 为纤锌矿的六方晶体结构,晶格点阵常数为a=0.32nm ，c=0.52nm 。直接禁带宽度E g =3.37eV ，激子结合能E b =60meV 。 ZnO 纳米结构很多，有纳米线(棒)，纳米片，纳米带，纳米环等。以一维纳米线（棒）最为常见。 ZnO 纳米线(棒)[1][1]M. Law, L. E. Greene, J. C. Johnson, R. Saykally, and P . D. Yang, Nat. Mater., 4, 455–9 (2005). [2]Zhihong Jing;Jinhua Zhan. Adv. Mater. 2008, 20, 4547–4551 [3]J.G. Wen et al. / Chemical Physics Letters 372 (2003) 717–722 ZnO 纳米片 [2]ZnO 纳米带[3]
ZnO 纳米线的应用 ?光电探测器 ?发光二极管 ?场效应晶体管 ?染料敏化太阳能电池（DSSC）?纳米电动机
光电探测器 光电探测器是指能把光辐射能量转换为一种便于测量的物理量的器件。主要性能参数： a.响应度：单位入射光功率与所产生的平均光电流比，单位为A/W。 S =I ph /P opt b.光开关比(on/off ratio)： on-off ratio=(I light －I dark )/I dark 其中，I light 和I dark 分别为光照射时产生的电流和无光照射时的电流（暗电流） c.恢复时间(recovery time)：撤掉光源时，电流降到暗电流所用的时间。 几种ZnO纳米线基光电探测器及其性能参数： 1.ZnO纳米线担载Au颗粒型[1]： on/off ratio:5×106,recovery time:10 s(λ=350 nm, Power density=1.3 mW/cm2) 2.ZnO 纳米线两端与金属形成肖特基势垒型[2]： on/off ratio:4×105, sensitivity:2.6×103A/W,recovery time:0.28 s(365 nm UV light with intensity 7.6 mW/cm2) 3.graphene/ZnO NW/graphene结构型[3]： on/off ratio:8×102, recovery time:0.5 s(325 nm UV laser with a power density of 100μW/μm2 and at a bias of 2V) [1]Liu et al.,J. Phys. Chem. C 2010, 114, 19835–19839 [2]Cheng et al.,Appl. Phys. Lett. 99, 203105 (2011) [3]Fu et al.,Appl. Phys. Lett. 100, 223114 (2012)
文章编号:1005-7854(2004)02-0050-03 纳米氧化锌的表面改性 马正先 1,2 ,韩跃新2,印万忠2,王泽红2,袁致涛2,于富家2,马云东 3 (11济南大学,济南250022;21东北大学,沈阳110004;31辽宁工程技术大学,阜新123000) 摘 要:在新开发的纳米氧化锌应用中,大多是将氧化锌直接混入有机物中,而把氧化锌直接添加到 有机物中有相当大的困难,因此必须对纳米氧化锌进行表面改性。以自制纳米氧化锌为原料,采用钛酸酯偶联剂为改性剂对其进行了表面改性处理。试验发现,改性剂用量是影响改性效果的最重要影响因素,且其用量远远超出普通粉体用量,最后找出了最佳改性条件。借助于T EM 、IR 等测试手段,对纳米氧化锌粉体改性前后的变化进行了表征与分析。试验结果表明,最佳改性条件为:改性剂用量为40%,改性时间约为30min 。 关键词:纳米氧化锌;表面改性;红外光谱;钛酸酯偶联剂中图分类号:TB383 文献标识码:A SU RFACE M ODIFICA T ION OF N ANOM ET ER -SIZED ZINC OXIDE MA Zheng -x ian 1,2,HAN Yue -x in 2,YIN Wan -z hong 2,WANG Ze -hong 2, Y UAN Zhi -tao 2,Y U Fu -j ia 2,MA Yun -dong 3 (11Jinan University ,Jinan 250022,China;2.Northeaster n Univer sity ,Shengy ang 110004,China; 31L iaoning Technical University ,Fux in 123000,China) ABSTRAC T:In application of new ly prepared nano -sized zinc ox ide,it is directly added into organic compound mostly,w hich is difficult comparatively.So,it is indispensable that surface modification of nano -sized zinc ox ide is done.The tests on surface modification of sel-f made nano -sized zinc oxide w ere carried out w ith titanate as cou -pling agent.Results indicate that the use level of coupling agent is the most important factor to influence the modification and its dosage is w ell over that needed for common pow der.By m eans of IR and TEM ,unmodified and modified nano -sized zinc oxides are investigated and the optimal modifying conditions are the agent dosage of 40%and modifying time of about 30min. KEY WORDS:Nano -sized zinc ox ide;Surface modification;IR -spectrum ;T itanate coupling agent 收稿日期:2003-09-05 基金项目:国家自然科学基金项目(50374021) 作者简介:马正先,机械学院副教授、博士,主要从事粉体制备 与处理及其设备的研究。 1 引 言 氧化锌的用途十分广泛,主要用于橡胶、油漆、涂料、印染、玻璃、医药、化工和陶瓷等工业112。纳米氧化锌因其全新的纳米特性体现出许多新的物理化学性能,使它在众多领域表现出巨大的应用前景。纳米氧化锌除了作为微米级或亚微米级氧化锌的替 代产品外,在抗菌添加剂、防晒剂、催化剂与光催化剂、气体传感器、图像记录材料、吸波材料、导电材料、压电材料、橡胶添加剂等新的应用场合也正在或 即将投入应用12-62。在这些应用过程中,大多是与有机物相混的,而氧化锌作为无机物直接添加到有机物中有相当大的困难:1颗粒表面能高,处于热力学非稳定状态,极易聚集成团,从而影响了纳米颗粒的实际应用效果;o氧化锌表面亲水疏油,呈强极性,在有机介质中难于均匀分散,与基料之间没有结合力,易造成界面缺陷,导致材料性能下降。所以,必须对纳米氧化锌进行表面改性,以消除表面高能 第13卷 第2期2004年6月 矿 冶M INING &M ET ALLURGY Vol.13,No.2 June 2004