氧化锌纳米棒的研究进展

学号：2007******某某师X大学学士学位论文题目氧化锌纳米材料的研究进展学生***（2007******）指导教师*** 助教年级2007级专业物理学系别物理系学院物理与电子工程学院学士学位论文题目氧化锌纳米材料的研究进展学生***指导教师*** 助教年级2007级专业物理学系别物理系学院物理与电子工程学院某某师X大学2011年5月word氧化锌纳米材料的研究进展***摘要：纳米材料已成为当今许多科学工作者研究的热点，而氧化锌纳米材料的许多优异性能使其成为重要的研究对象并得到广泛的应用。

本文概述了纳米ZnO的应用前景及国内外的研究现状，对纳米ZnO各种制备方法的基本原理等进行了详细的分析讨论，同时提出了每种工艺的优缺点，简单介绍了氧化锌纳米材料的性质及其可能的应用领域，提出了研究方向，并对氧化锌纳米材料的发展前景进行了展望。

关键词：纳米氧化锌氧化锌应用研究纳米ZnO材料显示出以往未曾有过的优异性能，即使在传统应用领域中，也显示出较普通ZnO材料更加优良的性能，其应用前景非常广阔，其技术开发和应用研究已受到高度重视，如何大规模，低成本制备纳米ZnO材料就显得尤为重要，目前研究的方向是进一步深入探讨纳米ZnO的形成机理和微观结构，探求高纯纳米ZnO的制备方法，并使之工业化，随着制备技术的进一步完善和应用研究的进一步深入，纳米氧化锌必将成为21世纪一个大放异彩的明星而展现在新材料、能源、信息等各个领域，发挥其更加举足轻重的作用[1]。

本文系统评述了近年来氧化锌纳米材料制备的一些新方法，介绍了氧化锌纳米材料的性质及其应用领域，并对氧化锌纳米材料的发展前景进行了展望。

一、ZnO的研究现状纳米技术应用前景十分广阔，经济效益十分巨大，纳米材料研究是目前材料科学研究的一个热点，其相应发展起来的纳米技术被公认为是21世纪最具有前途的科研领域[2]。

目前，国内外关于纳米ZnO的研究报道很多，日本、美国、德国、韩国等都做了很多工作。

bd01-P-098超临界流体中氧化锌纳米棒的制备研究安贵民, 丁昆仑，苗镇江，谢 芸，陶然婷，刘志敏*中国科学院化学研究所，北京100190Email: liuzm@近年来，随着纳米科技的发展，一些传统材料的微粒化成为研究领域的新课题。

纳米氧化锌（ZnO）为宽禁带半导体，具有介电、压电、光电、传感等性质，其中ZnO纳米棒在二极管发光、太阳能电池、纳米发电机等领域具有独特的应用前景。

迄今，已有多种方法用于氧化锌纳米结构的可控合成。

超临界流体技术的发展为材料尤其是纳米材料的制备提供了新的重要途径。

本文利用超临界二氧化碳/乙醇混合流体为介质，乙酸锌为原料，在较低温度下制备了六方棱柱的纳米氧化锌棒。

如图1所示，产物外形规整，没有明显的聚集体和其它结构（Fig.1a）；纳米棒的直径约为50 nm，长为4µm左右；衍射图案表明纳米棒为类单晶（Fig.1b右下插图）；扫描电镜（SEM）观察显示所得产物呈一端共生结构（Fig.1c），单根纳米棒呈六方棱柱，有规则的几何截面（Fig.1d）。

Figure 1 (a), (b) TEM images of ZnO nanorods, the inset of (b) is electron diffraction pattern of a single rod;(c), (d) SEM images of ZnO rods.关键词：超临界流体；氧化锌；纳米棒。

Synthesis of ZnO Nanorods in Supercritical Fluids Guimin An, Kunlun Ding, Zhenjiang Miao, Yun Xie, Ranting Tao, Zhimin Liu* Institute of Chemistry, The Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190ZnO is an important semiconductor with many properties and promising applications, and the preparation of nanostructured ZnO is an interesting topic. Up to date, many methods have been developed to synthesize ZnO nanostructures. Supercritical fluids (SCFs) offer new opportunity for the synthesis of nanomaterials. In this work, ZnO nanorods are synthesized via a facile route using supercritical CO2-ethanol solution as medium and zonic acetate as precursor. As illustrated in Fig. 1, single crystal-like ZnO nanorods with regular shape have been prepared.143。

纳米氧化锌光催化降解性能影响因素研究进展摘要：纳米氧化锌因为纳米材料本身独特的效应，使其有着独特的物理和化学性能，在日益重视环境的现在来说，纳米氧化锌的光催化降解性能越来越使人重视，本文对纳米氧化锌光催化降解性能的研究进行综述。

关键词：纳米氧化锌光催化性能影响1引言近年来随着社会科技的不断发展，社会污染也越来越严重，一些污染物自然降解较慢，随着人们的深入研究发现作为半导体的氧化锌因其独特的物理和化学性能，可使污染物在光催化下分解，自半导体的光催化效应发现以来，一直引起人们的重视，原因在于这种效应在环保、水质处理、有机物降解、失效农药降解等方面有重要的应用。

作为一种重要的光催化剂，纳米氧化锌有着比块体氧化锌更强的光催化能力。

一方面，这是因为量子尺寸效应会使半导体能隙变宽，导带电位变得更负，而价带电位变得更正，从而使纳米氧化锌获得了更强的氧化还原能力；另一方面，纳米氧化锌有比块体氧化锌大得多的比表面积，高比表面积使得纳米材料具有强大的吸附污染物的能力，这对提高催化反应的速度是十分有利的。

[1]2纳米氧化锌的光催化性能影响因素2.1形貌对光催化性能的的影响纳米氧化锌的制备技术决定了纳米氧化锌的微观形貌，进一步决定了其不同的光催化性能，纳米氧化锌的主要形貌有花状、棒状、片状、颗粒状等其他特殊结构。

周小岩等[2制备出三种不同形貌的纳米ZnO粉体，分别为纺锤状，棒状和片状。

纺锤状和棒状显露的（001）晶面相对非极性面其面积很小。

片状ZnO显露的（001）晶面相对非极性面其面积较大。

因此3种相貌的ZnO样品显露（001）晶面的大小顺序依次是：片状＞棒状＞纺锤状，其光催化活性大小也是片状＞棒状＞纺锤状。

经比较得出片状ZnO呈现出较高的光催化活性的结论。

其原因是ZnO晶体显露极性面的面积相对非极性面越大,其光催化活性越高。

特殊形貌的纳米氧化锌也同样受到重视，余花娃等[3]，以乙酸锌和氢氧化钾为原料合成纳米ZnO，该产物呈现形貌均一的海胆状结构。

纳米ZnO抑菌性应用的研究进展抗生素的广泛使用解决了诸多感染问题，但也导致越来越多耐药菌的产生。

传统抗生素对耐药菌的杀伤作用不断减弱，使其威胁持续增加。

因此，为了对抗细菌日益增长的耐药性，迫切需要开发新的抗菌物质，寻找新的抗菌机制。

纳米金属材料以其独特的性质，慢慢展现出作为广谱抗菌剂的潜力，其中又以纳米氧化锌颗粒效果较好，可以通过产生活性氧、溶出锌离子以及直接接触等机制杀伤细菌。

基于此抗菌特性，纳米氧化锌在医疗、食品包装、纺织等领域具有巨大潜力。

本文将围绕纳米氧化锌的抑菌应用展开论述。

１医用创面敷料基于ZnO的抗菌活性，并且锌元素是伤口愈合的必需元素，可以促进角质细胞迁移［1］，因此许多研究者将ZnO掺入创面敷料。

例如，在常见敷料细菌纤维素、聚酯尼龙中加入ZnO，其抑菌作用与纳米颗粒含量呈正相关，对细菌的生物膜具有显著抑制作用，可降低细菌嵌入生物膜导致的抗生素耐药性［2］；Khorasani等［3］则在敷料材料水凝胶中同时加入壳聚糖与 ZnO，促进伤口愈合的同时，发挥后两者的协同抗菌作用。

２.口腔医学领域ZnO在预防牙龈感染、龋齿等口腔医学方面亦有应用。

符国富等［４］将ZnO改性后加入牙膏，以预防牙龈下细菌感染；相比于普通ZnO，该材料对金葡菌、绿脓杆菌、牙龈卟啉单胞菌的杀菌作用明显提升，且对正常细胞毒性低。

Barma等［5］利用印度三果提取物合成ZnO，产物对链球菌抑菌效果明显，可应用于牙科产品预防龋齿。

Garcia等［6］制备含ZnO的牙科黏合剂，既确保了材料强度，又对唾液中的链球菌有较好的抑制效果，有望成为下一代牙科黏合材料。

3.养殖业及农业养殖业领域，在饲料中加入ZnO已被用于预防仔猪断奶应激，但剂量过高易加重胰腺氧化应激。

使用ZnO可将剂量减少至十分之一，并有效调节肠道菌群［1］。

Radi等［2］在肉鸡饲料中用90mg/kg-1的ZnO可用于改善生长、肠道菌群等，且对肝肾功能无明显影响。

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@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。

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。

《纳米棒状ZnO自组装结构的制备及其光电性能研究》篇一一、引言随着纳米科技的飞速发展，纳米材料因其独特的物理和化学性质，在众多领域展现出了广阔的应用前景。

其中，氧化锌（ZnO）作为一种宽禁带、高激发束缚能的半导体材料，因其良好的光电性能而备受关注。

本文以纳米棒状ZnO自组装结构为研究对象，详细探讨了其制备方法及其光电性能。

二、纳米棒状ZnO自组装结构的制备（一）实验材料与设备本实验所使用的材料主要包括氧化锌粉体、氢氧化钠、氢氧化钾等。

实验设备包括磁力搅拌器、高温反应釜、离心机、电镜等。

（二）制备方法本实验采用水热法制备纳米棒状ZnO自组装结构。

首先，将氧化锌粉体溶于适量的去离子水中，形成一定浓度的锌盐溶液；其次，向溶液中加入适量的氢氧化钠和氢氧化钾，调节溶液的pH 值；然后，将溶液置于高温反应釜中，在一定的温度和压力下进行水热反应；最后，通过离心、洗涤、干燥等步骤得到纳米棒状ZnO自组装结构。

三、结构与形貌分析（一）结构分析通过X射线衍射（XRD）技术对所制备的纳米棒状ZnO进行结构分析。

结果显示，所制备的ZnO为六方纤锌矿结构，具有良好的结晶性。

（二）形貌分析利用扫描电子显微镜（SEM）对所制备的纳米棒状ZnO进行形貌观察。

结果显示，所制备的ZnO为直径约几十纳米的棒状结构，且呈现出自组装的特点，形成了三维网络结构。

四、光电性能研究（一）光吸收性能通过紫外-可见光谱（UV-Vis）对所制备的纳米棒状ZnO的光吸收性能进行研究。

结果显示，ZnO纳米棒在紫外光区域具有较高的光吸收性能，且随着波长的增加，光吸收逐渐减弱。

（二）光电导性能在黑暗和光照条件下，分别测量所制备的纳米棒状ZnO的电流-电压（I-V）曲线。

结果显示，在光照条件下，ZnO纳米棒的光电导性能明显增强，表明其具有良好的光响应性能。

五、结论本文采用水热法成功制备了纳米棒状ZnO自组装结构，并通过XRD、SEM、UV-Vis和I-V等手段对其结构和光电性能进行了研究。

《纳米棒状ZnO自组装结构的制备及其光电性能研究》篇一一、引言随着纳米科技的飞速发展，纳米材料因其独特的物理和化学性质在众多领域展现出巨大的应用潜力。

其中，ZnO纳米材料因其优异的电学、光学及光电性能，在光电器件、传感器、太阳能电池等领域具有广泛的应用前景。

本文以纳米棒状ZnO自组装结构为研究对象，详细探讨了其制备方法及其光电性能。

二、纳米棒状ZnO自组装结构的制备1. 材料与设备本实验所需材料包括氧化锌（ZnO）粉末、乙醇、去离子水等。

设备包括磁力搅拌器、恒温烘箱、原子力显微镜（AFM）、X射线衍射仪（XRD）等。

2. 制备方法采用溶剂热法结合自组装技术制备纳米棒状ZnO自组装结构。

具体步骤如下：（1）将ZnO粉末溶解在乙醇中，形成均匀的溶液；（2）将溶液转移至反应釜中，在一定的温度和压力下进行溶剂热反应；（3）反应结束后，对产物进行离心、洗涤和干燥处理；（4）最后得到纳米棒状ZnO自组装结构。

三、纳米棒状ZnO自组装结构的光电性能研究1. 结构表征利用原子力显微镜（AFM）和X射线衍射仪（XRD）对制备的纳米棒状ZnO自组装结构进行表征。

结果表明，所制备的ZnO 纳米棒具有较高的纯度和良好的结晶性。

2. 光学性能分析通过紫外-可见光谱和光致发光光谱对纳米棒状ZnO自组装结构的光学性能进行分析。

结果表明，该结构在紫外光区域具有较强的吸收能力，并且在可见光区域表现出良好的光致发光性能。

此外，该结构还具有较高的光稳定性。

3. 电学性能分析采用电化学工作站对纳米棒状ZnO自组装结构的电学性能进行测试。

结果表明，该结构具有良好的导电性能和较低的电阻率。

此外，该结构还表现出优异的光电响应特性，在光照射下能够产生明显的光电流。

四、结论本文采用溶剂热法结合自组装技术成功制备了纳米棒状ZnO 自组装结构，并对其光电性能进行了系统研究。

实验结果表明，该结构具有较高的纯度、良好的结晶性、优异的光学性能和电学性能。

水溶液的化学方法生长zno纳米棒的研究近年来，nanomaterials许多科学方面都发挥出了强大的作用。

纳米材料能够改变物质结构，并具有许多令人叹为观止的性能，例如高表面积，优异的导电性能等。

其中一种重要的纳米材料类型是纳米棒（nanorod），它的研究将有助于实现许多应用。

ZnO纳米棒是当今最常用的晶体，具有良好的光学性能和量子效应，以及高耐受性和抗污染性，因此是一种重要的用于光电器件和传感器等众多应用的材料。

目前，有三种不同的方法可用于对ZnO纳米棒进行生长：热沉淀法（Thermal Precipitation Method，TPM），光化法（photochemical method，PCM）和水溶液中的化学方法（chemical method in solution，CMS）。

其中，水溶液中的化学方法是在最近几年中开发出来的最新技术，通过使用水溶液进行生长，可以大大减少产生的污染。

因此，本文的目的是通过水溶液中的化学方法来生长ZnO纳米棒。

首先，使用纯净的水以及诸如ZnCl2和NaOH等一系列原料，制备出ZnO纳米棒生长溶液。

然后，在水溶液中加入不同浓度的氢氧化钙，促进ZnO纳米棒的生长，并通过调整pH值来获得较好的纳米棒生长情况。

此外，本实验中还测量了温度对纳米棒生长的影响，最后将研究结果与其他方法进行比较，以评估水溶液中化学方法的优势和可行性。

所以，本文的研究结果发现，在适当的温度和pH值条件下，水溶液中的化学方法可以有效地促进ZnO纳米棒的生长，将帮助我们降低ZnO纳米棒的生产成本。

此外，本文的研究结果也与其他传统方法对比，结果表明水溶液中的化学方法比其他类似方法更具可行性，因为它可以大大减少污染，简化生产过程，同时又具有较高的生长效率。

总之，本文利用水溶液中的化学方法，成功地通过控制pH值和温度来促进ZnO纳米棒的生长，表明本方法在生产方面具有可行性。

此外，我们也对本方法与其他方法进行了比较，表明水溶液中的化学方法具有更低的成本，更少的污染，更简单的生产过程以及较高的生长效率等优势。