ZnO纳米粉对压敏陶瓷材料显微结构和电学特性的影响

ZnO压敏陶瓷的研究进展摘要：ZnO压敏陶瓷是众多压敏陶瓷中性能最优异的一种，它是以ZnO为主原料，通过掺杂Bi2O3、TiO2、Co2O3、MnO2、Cr2O3和Nb2O5等氧化物改性烧结而成。

本文通过介绍ZnO粉体的合成方法、掺杂改性等方面入手，对ZnO压敏陶瓷的发展趋势进行探讨，并针对某些共性问题提出自己的一些看法。

关键词：ZnO压敏陶瓷；掺杂；制备；发展趋势The development trends of ZnO varistor ceramic Abstract: The ZnO varistor ceramic is one of the varistor ceramics which with best properties. The main raw material is ZnO, then mixed with some oxides ,such as Bi2O3、TiO2、Co2O3、MnO2、Cr2O3、Nb2O5 and so on ,to change it’s properties and sinter it .This text briefly described the methods of producing ZnO powder and mixing something to change the properties of it .Present situation in development of varistor ceramic as well as its developing tendency was also analyzed .Some suggestions and opinions were proposed for problems on common characteristics. Key words: ZnO varistor ceramic; mixed; produce; developing tendency1.前言ZnO压敏陶瓷是一种多功能新型陶瓷材料，它是以ZnO主为体，添加若干其他改性金属氧化物的烧结体材料。

氧化锌压敏陶瓷1.功能陶瓷所谓功能陶瓷，就是指在微电子、光电子信息和自动化技术以及生物医学、能源和环保工程等基础产业领域中所用到的陶瓷材料。

功能陶瓷所具有的独特声、光、热、电磁等物理特性和生物、化学以及适当的的力学特性，在相应的工程和技术中起到了关键的作用。

这种陶瓷材料从其形态上可以分为块体、粉体、纤维和薄膜四种类型。

2.压敏陶瓷压敏陶瓷既是功能陶瓷的一种，它是指一定温度下，某一特定电压范围内，具有非线性伏安特性且其电阻随电压的增加而急剧减小的一种半导体陶瓷材料。

目前压敏陶瓷主要有4大类—— SiC、TiO2、SrtiO3和ZnO。

其中应用广、性能好的当属氧化锌压敏陶瓷。

由于ZnO压敏陶瓷呈现较好的压敏特性，压敏电阻α值（非线性指数）高( α>60，比SiC压敏电阻器10倍以上)，有可调整C值和较高的通流容量，因此得到广泛的应用。

在电力系统、电子线路、家用电器等各种装置中都有广泛的应用，尤其在高性能浪涌吸收、过压保护、超导性能和无间隙避雷器方面的应用最为突出。

3.氧化锌压敏陶瓷ZnO压敏陶瓷生产方法是在ZnO 中添加Bi2 O3、Co2 O3、MnO2、Cr2 O3、Al2 03、Sb2 03、Ti02、Si02、B2O3 和PbO 等的氧化物。

在配方中常含有Bi 元素，其主晶相为具有n型半导体特性的ZnO；此外，瓷相中除有少量添加物与ZnO形成的固溶体外，大部分添加物在ZnO晶粒之间形成连续晶相。

主晶相ZnO 是n型半导体，体积电阻率为10 ·m以上的高电阻层。

因此，外加电压几乎都集中在晶界层上，其晶界的性质和瓷体的显微结构对ZnO电阻的压敏特性起着决定性作用。

一般ZnO的粒径d为几微米到几十个微米，晶界层厚度为0．02～0．2 ；也有人认为晶界相主要集中于三到四个ZnO晶粒交角处，晶界相不连续，在ZnO 晶粒接触面间形成有一层厚度20U左右的富铋层，其性质对非线性特性起重要作用。

高电位梯度ZnO压敏陶瓷的制备、性能及机理研究的开题报告1. 研究背景随着现代电子技术的发展，压敏材料在电子元器件中的应用越来越广泛。

因此，对压敏材料的研究和制备变得越来越重要。

高电位梯度ZnO压敏陶瓷作为一种性能优异的压敏材料，具有灵敏度高、稳定性好、可靠性高等优点，同时也能够适应不同的使用环境。

因此，对高电位梯度ZnO压敏陶瓷的制备、性能、机理等方面开展研究具有重要意义。

2. 研究目的和意义本研究旨在深入探究高电位梯度ZnO压敏陶瓷的制备、性能及机理，并寻求制备高性能高电位梯度ZnO压敏陶瓷的方法。

通过对高电位梯度ZnO压敏陶瓷进行理论分析和实验研究，将有助于提高高电位梯度ZnO压敏陶瓷的制备工艺，探究高电位梯度ZnO压敏陶瓷的性能和机理，同时也为相关领域的学术研究提供新的思路和方法。

3. 研究内容和方案(1) 高电位梯度ZnO压敏陶瓷的制备方案：选择适合的制备方法，对材料制备条件进行控制，确保材料的高纯度、均匀性和致密度。

(2) 高电位梯度ZnO压敏陶瓷的性能测试方案：对制备好的高电位梯度ZnO压敏陶瓷进行性能测试，包括电学性能、力学性能等方面的测试。

(3) 高电位梯度ZnO压敏陶瓷机理分析方案：通过分析材料的晶体结构、成分分析、界面结构等方面的数据，深入探究高电位梯度ZnO压敏陶瓷的机理。

4. 研究进度安排预计本研究将于一年内完成。

第1-2个月：文献调研和理论研究。

第3-6个月：高电位梯度ZnO压敏陶瓷的制备和实验研究。

第7-8个月：高电位梯度ZnO压敏陶瓷的性能测试。

第9-10个月：机理分析和数据处理。

第11-12个月：研究结果分析、结论撰写和论文写作。

5. 预期成果(1) 高电位梯度ZnO压敏陶瓷的制备工艺及性能测试数据。

(2) 高电位梯度ZnO压敏陶瓷的机理分析。

(3) 发表本研究相关的学术论文。

(4) 提高高电位梯度ZnO压敏陶瓷的制备工艺，推动相关领域的研究发展。

ZnO压敏陶瓷的研究进展摘要：ZnO压敏陶瓷是众多压敏陶瓷中性能最优异的一种，它是以ZnO为主原料，通过掺杂Bi2O3、TiO2、Co2O3、MnO2、Cr2O3和Nb2O5等氧化物改性烧结而成。

本文通过介绍ZnO粉体的合成方法、掺杂改性等方面入手，对ZnO压敏陶瓷的发展趋势进行探讨，并针对某些共性问题提出自己的一些看法。

关键词：ZnO压敏陶瓷；掺杂；制备；发展趋势The development trends of ZnO varistor ceramic Abstract: The ZnO varistor ceramic is one of the varistor ceramics which with best properties. The main raw material is ZnO, then mixed with some oxides ,such as Bi2O3、TiO2、Co2O3、MnO2、Cr2O3、Nb2O5 and so on ,to change it’s properties and sinter it .This text briefly described the methods of producing ZnO powder and mixing something to change the properties of it .Present situation in development of varistor ceramic as well as its developing tendency was also analyzed .Some suggestions and opinions were proposed for problems on common characteristics. Key words: ZnO varistor ceramic; mixed; produce; developing tendency1.前言ZnO压敏陶瓷是一种多功能新型陶瓷材料，它是以ZnO主为体，添加若干其他改性金属氧化物的烧结体材料。

ZnO纳米结构光学性质与器件应用研究近年来，纳米材料的研究引起了广泛的关注，其中氧化锌（ZnO）纳米结构因其独特的光学性质和广泛的器件应用潜力而备受研究者的关注。

本文将深入探讨ZnO纳米结构的光学性质，包括其光吸收、光发射和光散射等方面，同时讨论其在光电器件中的应用前景。

首先，我们将着重研究ZnO纳米结构的光吸收特性。

由于ZnO纳米材料具有较大的比表面积和量子尺寸效应，使得其对光的吸收率增强。

实验研究表明，在紫外光区域（约370 nm以下），ZnO纳米结构的吸收显著增强，这归因于其能带结构的尺寸量子限制效应。

此外，通过控制纳米结构的形状、尺寸和表面修饰等手段，还可以实现对光吸收特性的调控，从而提高光电转换效率。

其次，我们将探讨ZnO纳米结构的光发射特性。

ZnO纳米结构表现出独特的发光行为，包括紫外发光和可见光发光，并且在可见光区域表现出强烈的绿色光发射。

这种特殊的光发射行为主要源于ZnO纳米结构的局域化态缺陷和表面态缺陷。

实验研究发现，通过调控纳米结构的形状、尺寸和缺陷控制等方式，可以有效地改变其发光行为，为光电器件的设计和制备提供了新的思路。

此外，我们将介绍ZnO纳米结构在光散射方面的应用研究。

由于其高度结构化和可控性，ZnO纳米结构具有出色的光散射性能，可广泛应用于太阳能电池、光电传感器和光学波导等器件中。

特别是在太阳能电池领域，将ZnO纳米结构应用于光散射层可以显著提高光电转换效率。

此外，通过设计多层结构和优化形状等手段，还可以进一步提高其光散射性能，为光学器件的发展提供了新的途径。

最后，我们将展望ZnO纳米结构在光电器件中的应用前景。

随着纳米技术的不断发展和深入研究，ZnO纳米结构在光电器件中的应用前景逐渐展现。

例如，利用ZnO纳米结构可实现高效的太阳能电池、高灵敏的光电传感器和高性能的发光二极管等器件。

此外，通过控制纳米结构的形状、尺寸和表面改性等手段，还可以进一步提高其器件性能和稳定性。

20世纪末世界各国的材料学家开始探索新的铁电材料，首次将纳米概念引入压电材料的研究，使压电材料这一功能性材料的研究与发展面临着一个重大的突破，体现在材料性能上的变化，则是机械性能，压电性能，介电性能得到了明显的改善，这无疑会对换能器性能的提高，产生积极的影响。

目前功能性压电材料中采用纳米概念的主要做法是针对提高压电材料的某些性能，（在压电材料中添加不同的纳米颗粒而形成纳米复相）和（用压电纳米粉料或纳米晶体与聚合物通过特殊手段制成复合材料）2种方法。

例如清化大学材料系为提高铁电陶瓷材料的饱和极化强度与剩余极化强度，添加Ag纳米颗粒制备成“金属纳米颗粒/铁电陶瓷基的纳米复相铁电陶瓷”；国外Hwang J.H等制成了AL2O3/PZT,ZrO2/PZT等纳米复相铁电陶瓷减小原铁电材料的k31和增加断裂韧性；西安交通大学将纳米压电材料与聚合物一起复合而得到纳米压电复合材料。

本次我们是要研究将纳米压电粉末和纳米有机添加剂复合而制备成压电陶瓷，进而研究其压电性能和介电性能的变化。

实验采用西安交大的高性能球磨机，将预烧好的PZT-5型压电粉料制备成粒径为100nm的压电粉料（其透射电镜形貌和粒度分布见图1和图2).再用外购的粒径小于100nm的添加剂（其透射电镜形貌见图3），按照一定比例与PZT-5型纳米压电粉料进行均匀混乱合，分别尝试了3种成型，烧结方法。

所制备的陶瓷材料的压电和介电性能如d33,d31值由声学研究所自行研制的准静态d33/d31测量仪测量，相对介电常数ε^t33/ε0机械品质因数Qm,频率等由惠普(HP)4192A阻抗分析仪测量，计算。

1. 用固相法工艺制备压电陶瓷从所周知，随着粉料的细化，压电陶瓷的烧结温度会降低，而压电常数d33会随之增加。

从表1的性能对比来看，NM40样品的压电性能比NM20的要高一些，而相对介电常数ε^T/ε0下降得更多，可以根据换能器的具体使用要求而有所选择。

一般采用常规方法制备的PZT-5型压电粉料细粒度为500-3000 nm, 烧结温度在1260℃左右，样品的压电应变常数d33值在480pC/N以下，d31值约为-200pC/N, g33值为25-30(mV.m)/N; 而采用100 nm的纳米粉末和纳米有机添加剂制备的压电陶瓷材料，烧结温度则比原PZT-5型压电材料的烧结温度能降低约40℃, 压电常数d33值能提高到520-580pC/N左右，d31值仅为-26.5--43pC/N.相对介电常数ε^T/ε0降低以及压电应变常数d33值的提高，使压电电压常数g33值比原PZT-5型材料的g33值(g33=d33/(ε^T/ε0))提高了2-2.5倍，同时等静压常数dh值（dh=d33+2d31）与gb值（gh=dh/(ε^T/ε0))的提高更为明显，为PZT-5型压电材料的5-10倍，从而使压电水声换能器材料的优值因数gh*dh的提高会更大，这些性能指标对于换能器灵敏度的提高是很重要的。

ZnO纳米线的电子结构调控及磁性的开题报告一、研究背景纳米材料是近年来研究的热点之一。

纳米材料在表面积、光学、磁学等方面具有明显的差别与不同的性质。

其中，纳米结构的氧化锌（ZnO）材料是一种重要的半导体材料。

它在净化空气、绿色照明、生物传感、紫外线照射等方面有广泛的应用。

纳米材料的性能往往不同于传统的材料，因此纳米结构的氧化锌材料的磁性、电学性质等需要进一步了解和研究。

同时，通过控制纳米结构的生长方式和条件，可以实现对其电子结构的调控，从而进一步优化其性能。

二、研究目的本研究旨在通过制备氧化锌纳米线，并利用不同的物理和化学方法对其进行表征，探索ZnO纳米线的磁性与电子结构。

通过了解其电子结构特征，进一步探索ZnO纳米线性质的调控方式，为其在应用中的优化提供基础理论支持。

三、研究内容和方法1. 制备氧化锌纳米线。

本研究将利用化学气相沉积和溶胶热法两种方法制备氧化锌纳米线。

在制备过程中，将同时调整生长条件和材料的化学性质，实现对ZnO纳米线的优化生长。

2. 表征ZnO纳米线的电子结构。

利用场发射扫描电镜、高分辨透射电镜、X射线衍射、拉曼光谱、X射线光电子能谱等方法，分别从外部形貌、晶体结构、拉曼光谱和电子结构等方面对氧化锌纳米线进行表征。

3. 研究ZnO纳米线的磁性。

针对制备的氧化锌纳米线，通过超导量子干涉磁强计等手段，对其在弱磁场下的磁性进行研究。

四、研究意义和预期结果本研究将实现对氧化锌纳米线的磁性与电子结构的探究。

通过控制生长条件和材料的化学性质等方面的调控，进一步优化氧化锌纳米线的性能，为其在薄膜显示器、光双稳定激光器、太阳能电池等领域的应用提供基础理论支持。

同时，本研究将为纳米材料的研究提供一定的参考价值。

氧化锌纳米材料在电池中的要求与性能研究氧化锌（ZnO）是一种具有广泛应用前景的纳米材料，尤其在电池中具有重要的应用价值。

研究和提高氧化锌纳米材料在电池中的性能，有助于提高电池的能量密度、循环性能和稳定性。

下面我们将从材料要求和性能研究两个方面，对氧化锌纳米材料在电池中的关键问题进行探讨。

首先，氧化锌纳米材料在电池中的要求包括以下几个方面：1. 高比表面积：纳米尺寸的氧化锌材料具有更大的比表面积，能够提供更多的反应活性区域，有利于电池中的电化学反应发生，并提高电池的能量密度。

2. 恒定的化学性质：氧化锌材料应具有稳定的化学性质，能够在长时间的循环充放电过程中保持其结构的稳定性和功能性。

3. 足够的导电性：电池中的氧化锌材料需要具有良好的电导性能，以便电荷和离子在材料中的传输。

4. 良好的机械强度：氧化锌纳米材料需要具备较高的机械强度，能够在电池充放电的过程中承受变形和应力。

其次，氧化锌纳米材料在电池中的性能研究主要集中在以下几个方面：1. 循环性能：循环性能是评价电池性能的重要指标，也是研究氧化锌纳米材料在电池中的关键问题。

通过循环测试，了解材料在长时间循环充放电过程中的性能稳定性，如容量保持率和循环寿命。

2. 充放电容量：充放电容量是电池储能性能的指标之一，也是评价氧化锌纳米材料应用于电池的重要性能。

研究材料在不同充放电速率下的容量特性，探究其能量储存和释放效率。

3. 动力学性能：动力学性能是指材料在充放电过程中的电位响应速度和响应程度。

研究氧化锌纳米材料的动力学性能有助于提高电池的快速充放电性能和响应速度。

4. 结构特性：通过X射线衍射、扫描电子显微镜和透射电子显微镜等技术手段，研究氧化锌纳米材料的晶体结构、形貌和尺寸分布等结构特性，揭示其与电池性能之间的关联。

总之，氧化锌纳米材料在电池中需要具备一系列的要求和性能特征，才能发挥其在电池中的优势和应用前景。

通过多学科的研究和合作，我们可以不断优化氧化锌纳米材料的制备工艺和电池设计，进一步提高电池的性能和稳定性，推动其在绿色能源领域的应用。

氧化锌纳米结构薄膜的微结构及光电特性调控氧化锌(ZnO)具有优异的光电性能,在紫外蓝光光电子器件、透明电子器件、自旋电子器件和压电及热电传感器等领域有着重要的研究价值,目前已成为学术界研究的一个焦点。

虽然对氧化锌的研究已经有了相当长的历史,但ZnO材料的一些光学电学性能及其调控机理并未完全清楚,这些问题包括p型ZnO问题、ZnO的施主受主缺陷的辨认问题、ZnO在可见光区的发光中心问题及ZnO分级结构的可控制备问题等等。

寻找这些问题的答案对于增强、扩展ZnO材料在器件上的应用以及器件功能的实用化来说至关重要。

泽辉化工主要在以下几个方面做了一些工作：(一)采用磁控溅射法制备了Mo掺杂的氧化锌(MZO)薄膜,研究了不同的掺杂量对ZnO薄膜的微结构、电学、光学及发光性能的影响,研究了退火对薄膜导电性能、发光性能的影响。

结果表明,MZO薄膜为多晶颗粒膜,掺钼影响薄膜的表面粗糙度；退火后薄膜的多晶颗粒尺寸变大数倍。

MZO’薄膜均为六方纤锌矿结构,且沿c轴择优生长。

MZO薄膜的平均晶粒尺寸及薄膜内的应力均呈现随Mo掺杂量的增大而先增大后减小的趋势,MZO：2%薄膜具有最大的平均晶粒尺寸和内应力。

退火可以使MZO薄膜的晶粒尺寸明显增大,同时使薄膜中的应力释放。

XPS结果显示Mo在ZnO薄膜中呈+6价,显示Mo6+原子在溅射过程中其自身的化合态保持不变。

MZO：2%薄膜的Zn2p3/2结合能峰中出现位于1022.0eV的子峰(对应于Zni),说明适量Mo掺杂可以促进Zni 原子的生成。

Mo掺杂对薄膜的光学透过率和光学带隙影响不大。

MZO薄膜的电阻率随Mo 掺杂量的增大呈先减小后增大的趋势,说明适量Mo掺杂可以降低MZO薄膜的电阻率。

这应该归因于少量的钼掺杂刺激了Zni缺陷或Zni-X复合缺陷的生成,使薄膜中的Zni缺陷浓度增大,从而使载流子浓度增大。

退火导致薄膜的电阻率急剧增大。

这应该是由于薄膜中Zni缺陷浓度的降低和薄膜表面的氧吸附这两方面的原因导致的。

《ZnO@压电聚合物纳米纤维膜制备及其压电性能研究》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，压电材料因其能够将机械能转化为电能或电能转化为机械能的特性，在传感器、能量收集器、驱动器等领域具有广泛的应用前景。

近年来，ZnO@压电聚合物纳米纤维膜作为一种新型的压电材料，因其高灵敏度、高稳定性及良好的柔韧性受到了广泛关注。

本文旨在探讨ZnO@压电聚合物纳米纤维膜的制备方法及其压电性能的研究。

二、ZnO@压电聚合物纳米纤维膜的制备1. 材料选择与准备本实验选用氧化锌（ZnO）纳米颗粒和压电聚合物作为主要原料。

此外，还需准备适当的溶剂、表面活性剂等辅助材料。

2. 制备方法（1）将ZnO纳米颗粒与压电聚合物进行混合，形成均匀的浆料。

（2）采用静电纺丝技术，将浆料纺成纳米纤维。

（3）将纳米纤维进行热处理，以提高其稳定性和压电性能。

（4）最后，将处理后的纳米纤维进行收集，形成ZnO@压电聚合物纳米纤维膜。

三、ZnO@压电聚合物纳米纤维膜的压电性能研究1. 实验设计为了研究ZnO@压电聚合物纳米纤维膜的压电性能，我们设计了以下实验方案：（1）对制备的纳米纤维膜进行形貌表征，观察其结构特点。

（2）通过压电力显微镜（PFM）测量其压电响应。

（3）探究不同因素（如ZnO含量、热处理温度等）对压电性能的影响。

（4）将ZnO@压电聚合物纳米纤维膜应用于传感器、能量收集器等领域，测试其性能。

2. 实验结果与分析（1）形貌表征结果显示，ZnO@压电聚合物纳米纤维膜具有较高的比表面积和良好的孔隙结构。

（2）PFM测量结果表明，ZnO@压电聚合物纳米纤维膜具有较高的压电响应，且响应速度快、稳定性好。

（3）实验发现，ZnO含量和热处理温度是影响压电性能的关键因素。

适当增加ZnO含量和提高热处理温度可以提高纳米纤维膜的压电性能。

然而，过高的ZnO含量或热处理温度可能导致纳米纤维膜的机械性能下降，影响其应用性能。

ZnO压敏陶瓷的研究进展及发展前景作者：王先龙来源：《佛山陶瓷》2016年第07期摘要：本文叙述了ZnO压敏陶瓷材料的最新研究进展，阐述了它的非线性伏安特性，并对该特性作用机理进行了微观解析，概述了ZnO压敏陶瓷材料的发展趋势，并对发展中遇到的问题提出了建议和解决措施。

关键词：ZnO；压敏陶瓷；压敏材料；非线性伏安特性1 引言压敏材料是指在某一特定电压范围内材料的电阻值随加于其上电压不同而发生显著变化的具有非线性欧姆特性的电阻材料，其中以ZnO压敏陶瓷材料的特性最佳。

ZnO是一种新型的功能陶瓷，具有优良的非线性伏安特性、极好的吸收浪涌电压、响应速度快、漏电流小等优点[1]，被广泛应用于电力系统、军工设备、通讯设备和家庭生活等许多方面。

它作为保护元件在过压保护上发挥着越来越重要的作用，因此加强对ZnO压敏陶瓷的深入开发研究具有重要的现实意义。

2 ZnO压敏陶瓷研究现状自1968年日本松下公司报道以来，ZnO压敏陶瓷因其优异的压敏特性引起了广泛关注，如今已然成为高新技术领域半导体陶瓷发展的重要一极。

经过众多科研工作者近50年坚持不懈的探索，在配方、制作工艺、形成机理及伏安特性的微观解析等方面都进行了系统的研究，从而全面提升了ZnO压敏陶瓷的综合性能。

同时还总结出了大量适用于工业生产的制作工艺，扩展了使用范围。

在世界范围内，日本生产的功能陶瓷产品占有绝对优势，欧美国家也占有相当的市场份额。

与这些发达国家相比，我国对功能陶瓷的研究、生产及应用开始得较晚，在配方、生产工艺、过程控制及产品性能等方面存在较大差距（例如：高纯超细粉料制备技术；先进装备及现代化检测手段；组分设计、晶界相与显微结构控制；新材料、新工艺与新应用的探索[2]），尤其是在产业化方面更甚。

近二十年，在现代科技的推动下功能陶瓷技术迅速发展，我国功能陶瓷的生产企业已具有一定的规模（如珠海粤科京华功能陶瓷有限公司，淄博安德浩工业陶瓷公司等企业），但还存在基础研究投入不足，关键性的研究基础仍较薄弱，创新能力不足，缺乏生产高端产品的关键技术等问题。

纳米半导体ZnO的元素掺杂、结构及陶瓷介电性能的研究随着人类对科技的不断进步，纳米材料的应用越来越广泛，其在各个领域中的研究都备受关注。

其中，纳米半导体是热门的研究方向之一。

在这个领域中，ZnO纳米半导体因其优良的物理和化学性质而受到广泛关注。

本文将重点探讨ZnO纳米半导体的元素掺杂、结构及陶瓷介电性能，以期深入了解其性质和应用价值。

一、元素掺杂元素掺杂是纳米半导体研究中十分重要的一个方面。

掺杂可以改变纳米材料的电学性质，优化其能带结构，进而改善其光电性能。

ZnO纳米半导体中常用的掺杂元素包括铝、锂、铟等。

其中Al是掺杂效果最为明显的一种元素之一，它可以使ZnO纳米材料的导电性提高数个数量级，同时还能有效改善其光电效应和发光性能。

二、结构研究ZnO纳米半导体的结构研究主要包括晶体结构、表面结构和缺陷结构等方面。

其晶体结构主要为六方晶系，而表面结构则具有极高的表面能、表面缺陷等特性。

此外，ZnO纳米半导体的缺陷结构是其光电性能提升的关键之一。

在实际应用中，通过控制其缺陷结构，可以调节其光电性能和特殊性质，例如ZnO纳米材料的磁性、荧光等。

三、陶瓷介电性能陶瓷介电材料是一种具有低电阻、高电容和强耐电场的特殊材料。

ZnO纳米半导体由于天然的银中空结构，在不同的介电材料中具有相对较高的介电常数值，且在高电场下仍具有较高的抗电击穿能力。

因此，ZnO纳米半导体具有很好的应用潜力，可以应用于电容器、声波滤波器和微波元器件等领域。

总之，目前ZnO纳米半导体的研究还处于起步阶段，其性质和应用潜力仍有待深入探究。

本文主要介绍了其元素掺杂、结构及陶瓷介电性能等研究结果，未来还需进一步开展实验和理论模拟研究，不断拓展其应用范围，迎来更加丰硕的成果。

除了以上提到的元素掺杂、结构研究和陶瓷介电性能外，ZnO纳米半导体的研究还包括其光电化学性能、催化性能和生物应用等方面。

首先，ZnO纳米半导体在光电化学领域中有着广泛的应用。

Zn O 压敏材料研究进展孟凡明,孙兆奇(安徽大学物理与材料科学学院,信息材料与器件重点实验室,安徽合肥　230039)摘　要:氧化锌压敏电阻器具有优良的非线性伏安特性,在稳态工作电压下漏电流很小(能耗低).利用这些特性可制造各种电子器件的过电压保护、电子设备的雷击浪涌保护、负载开关的浪涌吸收等电子保护装置.综述了Zn O 压敏材料的导电机理、老化、非线性功能添加剂以及制备工艺等方面的研究进展,指出Zn O 压敏电阻器的发展方向为片式叠层化、低压化以及对导电机理的深入研究.关键词:Zn O 压敏材料;导电机理;老化;进展中图分类号:T Q174.758 文献标识码:A 文章编号:1000-2162(2006)04-0061-04ZnO 压敏材料是一种多功能新型陶瓷材料,它是以Zn O 为主体,添加若干其他氧化物改性的烧结体材料.其非线性(即非欧姆特性)优良、响应时间快、通流容量大、漏电流小、造价低廉,广泛应用于抑制电力系统雷电过电压和操作过电压、防止静电放电、抑制电磁脉冲、抑制噪声等领域.近年来,人们对Zn O 压敏材料的非线性功能添加剂和制备工艺进行了一系列的研究工作[1～9],以探讨添加剂和制备工艺对Zn O 压敏材料的结构和电性能的影响.随着基础研究的不断深入和制备工艺的不断改进,ZnO 压敏材料的电性能有可能得到进一步改善,应用领域会不断扩大.本文概述了Zn O 压敏材料的特性以及Zn O 压敏材料的研究进展,总结了ZnO 压敏材料的应用及其展望.图1　压敏电阻的伏安特性曲线1:齐纳二极管;2:Si C 压敏电阻;3:ZnO 压敏电阻;4:线性电阻;5:ZnO 压敏电阻1　ZnO 压敏材料的基本特性ZnO 压敏材料具有优良的非线性、大的通流能力和快的响应时间(ns 级).ZnO 压敏材料的非线性类似于齐纳二极管,参见图1所示.与齐纳二极管不同的是它能对两个方向的过电压等同地抑制,相当于两只背靠背的齐纳二极管.在电压达到击穿电压以前,Zn O 压敏材料表现为由晶界阻抗所确定的具有高阻值的线性电阻性质.一旦电压超过就成为导体,表现为由晶粒和晶界共同确定的具有低阻值的非线性电阻性质.非线性系数α愈大,则保护性能愈好,对稳压元件来说则是电压稳定度越高.当Zn O 压敏电阻作为过电压保护元件使用时,在电压超过击穿电压后流过的浪涌电流通常很大,以致即使是主要由晶粒阻抗确定的电阻值极低,其残余电压仍可能达到相当高的数值,表现为伏安特性曲线出现一电压回升区,显然,作为过电压保护元件使用时,希望其非线性好.收稿日期:2005-09-08基金项目:安徽省教育厅科研基金资助项目(2005KJ224);安徽省高等学校教学研究基金资助项目(X200521);安徽省信息材料与器件重点实验室课题基金资助项目作者简介:孟凡明(19662),男,安徽合肥人,安徽大学讲师,硕士.2006年7月第30卷第4期安徽大学学报(自然科学版)Journal of Anhui University Natural Science Editi on July 2006Vol .30No .42　ZnO压敏材料理论与实验研究进展2.1　导电机理的研究ZnO压敏材料的导电机理一直是众多学者研究的焦点,虽然已经提出了很多种模型来试图解释Zn O压敏材料的导电机理,但尚无一个比较完整的模型.这一方面是由于Zn O晶粒间的显微结构不易准确检测;另一方面其导电过程不易精确模拟.1971年M Matsuoka首先提出空间电荷限制电流模型[10],该理论可用来解释添加物对非线性的影响,但它不能充分解释高的非线性区域内伏安特性曲线小的温度依赖性.1975年Levins on等报道了在击穿电压以上的区域观察到高度的非线性,而这种特性对应于晶界层中的一个隧穿过程,从而由伏安特性曲线和它的温度依赖性的实验结果导出了晶粒界面层隧穿过程模型,但此模型尚无法解释添加物的效应及伏安特性曲线的不对称老化现象.1977年,P R Em tage等提出有异质结的肖特基势垒隧穿模型.该模型适用于解释伏安特性曲线、它的温度依赖性以及添加物的效应.1979年,G D Mahan提出了双肖特基势垒模型.其后K Eda提出更完善的双肖特基势垒模型,这是目前用得最多且被广泛接受的模型.该模型根据隧穿机制可充分解释伏安特性曲线的温度特性、添加物的效应、介电性能、瞬态导电现象、电容的偏压特性以及伏安曲线的老化.其局限性在于不能解释晶界层的作用以及为何B i2O3晶相强烈影响直流负荷下的老化等问题.2.2　老化的研究老化是Zn O压敏材料在承受过电压作用后或在连续交流或直流电压作用下其电气特性发生劣化的现象.老化主要与预击穿区电导有关,而预击穿区电流主要由反偏势垒控制.对老化现象的研究,已经发表了许多论文,但并无一个完善统一的理论.K Eda对预击穿区和击穿区分别考虑,将预击穿区导电规范为某一区域,该区域存在着随着老化而厚度发生改变的晶界层. K Eda提出的离子迁移模型[11]可以解释电场作用下的一些老化现象.Chiang Levins on借助STE M观察到在电场作用下原子(或离子)会发生运动,老化后的Zn O压敏材料晶界附近累积有B i和Co等非Zn 填隙离子.L J Bowen等认为,发生老化是由于弱的耗尽层的预先失效和显微结构弱点处过大的电流集中,因此需寻找最佳工艺和配方,使晶粒长大,以提高脉冲稳定性,同时避免显微结构波动对压敏材料寿命的影响.陈志雄等[12]研究发现,过高的热处理温度,其稳定性反而变差,而漏电流和非线性重新被改善.陈志雄等根据热处理时晶界层中的B i2O3相变的研究,认为稳定性的改善与β-B i2O3相转化为γ-B i2O3相有关,稳定性随γ-B i2O3相增多而提高.章天金等[5]的研究表明,低压ZnO压敏材料在大电流冲击作用下,伏安特性的蜕变具有极性效应.并发现添加剂预烧及适量Si、B氧化物掺杂可以较好地改善样品的抗老化性能.T K Gup ta等对老化的研究提出了晶粒边界缺陷模型[13],认为迁移离子是Zn填隙离子Zn·i 和Zn··i.这一模型被深能级瞬态谱DLTS测试结果和正电子湮灭谱P AS测试结果证实.2.3　非线性功能添加剂的研究掺杂可以提高ZnO压敏材料的非线性伏安特性,促进或抑制晶粒生长.许多学者研究了掺杂对Zn O压敏材料伏安特性非线性的影响.张丛春等[3～4]研究发现以Co(NO3)2、Mn(NO3)2溶液代替Co O、Mn O2掺杂,可以降低压敏电压,增大非线性系数.此外,在ZnO压敏材料中掺杂适量的Sb2O3可提高ZnO 压敏材料的非线性,但当Sb2O3的摩尔分数超过0.088%时,电性能反而劣化,因此Sb2O3掺杂量应控制在适当的范围内.范坤泰等[14]研究发现在掺入Ti O2使压敏电压下降的同时,适量掺入B并在850℃下热处理,可改善非线性.李盛涛等[15]采用单元掺杂与多元掺杂的方法,系统研究了几种过渡金属氧化物添加剂在控制ZnO压敏材料非线性方面的作用,认为阳离子具有不饱和外层电子结构且半径与Zn2+离子相近的过渡金属氧化物能改善Zn O压敏材料非线性.M Tanahashi等研究了Sb2O3掺杂对Zn O压敏材料非线性的影响.发现由于Sb2O3挥发,在ZnO表面形成了一薄层Sb的化合物,阻碍烧结,若B i2O3(0.5mol%)+Sb2O3未经过预先热处理,则Sb2O3大部分偏析于晶界,形成焦绿石或尖晶石,阻碍晶粒生长.在550℃热处理5h后,Sb均匀地分布于晶界液相中,对晶粒生长的阻碍效应大减.尽管对非线性添加剂的研究已经得出了一些基本的实验规律,虽然提出了晶界深陷阱、非饱和过渡金属氧化物在晶界偏26安徽大学学报(自然科学版)第30卷聚形成深能级、氧在晶界处的吸附等假设.但是,对高非线性晶界势垒的形成原因尚缺乏统一认识.2.4　制备工艺的研究改变工艺条件可以改善和提高Zn O 压敏材料的性能,达到获得优质材料的目的.任省平等[7]对生产工艺中影响ZnO 压敏电阻器直流老化性能的因素进行了研究,喷雾造粒是保证材料均匀性、性能一致性和工艺重复性的重要手段之一;封闭式烧结有利于提高产品的性能;增加成型压力,可以增强烧结体的抗直流老化负荷能力,提高抗潮湿性,减小漏电流,但压力超过一定极限时,反而使性能变差.卢振亚[16]研究发现炉温不均匀或温度梯度太大、800～600℃段降温时间太长、炉道通风流量过大且匣钵有开口造成的易熔物质挥发过度、热处理温度过高、热处理炉温分布不合理、烧银温度过高或烧银温度曲线高温段过长等因素会导致Zn O 压敏元件非线性特性的劣化,在900～1050℃下处理后,可以恢复.霍建华[17]研究发现,改变烧结气氛可以显著改善烧成产品的整体水平及一致性,通过适量增加匣钵垫料中的低熔点物含量及在匣钵内壁涂敷易挥发添加剂,可以降低产品电性能的分散性.章天金等[18]研究发现掺入适量粒度合适的ZnO 籽晶,勿需在高温下长时间烧结,也可制成压敏电压较低、漏电流较小的Zn O 压敏电阻器.禹争光等[6]研究发现添加纳米B i 2O 3粉末,通过传统制备工艺制备的Zn O 陶瓷,与微米级粉体相比,B i 2O 3更易在Zn O 压敏材料中均匀分布,提高Zn O 压敏器件的均匀性.康雪雅等[19]研究发现,在1150～1200℃范围内,可通过改变烧结温度调整材料的压敏电压,而材料的非线性系数变化不大.3　应用与展望3.1　应　用ZnO 压敏材料广泛应用于工业、铁路、通信、电力及家电等方面,尤其在过电压保护方面.用ZnO 压敏材料制成的ZnO 避雷器,可以用于雷电引起的过电压和电路工作状态突变造成电压过高.过电压保护主要用于大型电源设备、大型电机、大电磁铁等强电应用中,也可用于一般电器设备的过电压保护.Zn O 压敏电阻在强电应用中的实例是用在电力输配系统.在这类强电应用中,需要大的电涌抑制器维持上兆伏的电力系统的正常工作,并能吸收上兆焦耳的瞬时能量,这需要大体积的电阻器才能满足这种要求.一个大电站的避雷器含有几百个体积大于100c m 3的Zn O 电阻器圆片.ZnO 压敏电阻器在弱电领域的应用也十分广泛.例如,防止录音机、录像机的微电机的电噪声,彩色电视机的显象管电路放电的吸收,防护半导体元件的静电,小型继电器接点的保护,汽车用发电机异常输出功率电压的吸收,电子线路上抑制尖峰电压和电火花,在开关浪涌保护、可控硅整流器保护等特殊电路中用作稳压元件等.3.2　展　望(1)片式叠层化.近年来,随着电子产品的小型化、多功能化和表面帖装技术(S MT )的应用,I C 、LSI 、VLSI 的集成密度和速度大幅度提高,通过传导和感应进入电子线路的电磁噪声、浪涌电流以及人体静电均有可能使整机产生误动作甚至破坏半导体器件.在此方面,片式叠层ZnO 压敏电阻器因具有响应速度快、电压限制特性好、受温度影响小、通流能力大、电容量大等特点,被广泛应用,以改善数字化电路的抗干扰能力.根据报道,美国片式叠层压敏电阻应用领域包括:电子消费业占2.5%,计算机占25%,军事占22%.在我国片式叠层ZnO 压敏电阻器的开发与应用业已引起科技人员的重视.(2)低压化.由于电子仪器的集成化,电路的电压也随之低电压化.因此,Zn O 压敏电阻器也需要以5～48V 为对象,即需制备低电压电阻器.为适应各种用途对电阻器的小型化和形状复杂化的要求,发展了厚膜Zn O 压敏电阻器.厚膜压敏电阻器的结构可分为平面型和夹层型两种.其中,夹层型电阻器电压为5～100V ,非线性系数3～20,适用于低压领域.(3)基础理论的研究有待深入,尤其是加强晶界现象、导电机理、缺陷理论等方面的研究.将计算机技术与材料研究相结合,以探讨ZnO 压敏材料的显微结构与导电机理等将可能受到人们关注.4　结　语ZnO 压敏材料的理论与实验研究取得了丰硕的成果,Zn O 压敏电阻器已经得到了广泛应用.但是尚缺乏一个比较成熟的理论模型以解释其导电机理和老化机理.ZnO 压敏电阻器的发展方向是片式叠层36第4期孟凡明,等:Zn O 压敏材料研究进展46安徽大学学报(自然科学版)第30卷化、低压化和对其基础理论的深入研究.参考文献:[1]　R M etz,H Delalu,J R V ignal ou,et al.Electrical p r operties of varist or in relati on t o their true bis muth compositi on af2ter sintering[J].M ater Che m Phys,2000,63:157-162.[2]　K A lAbdullah,A Bui and A Loubiere.Low frequency and l ow te mperature behavi or of Zn O-based varist or by ac i m2pedance measure ments[J].J App l Phys,1991,69(7):4046-4052.[3]　张丛春,周东祥,龚树萍.Sb2O3掺杂对Zn O压敏陶瓷晶界特性和电性能的影响[J].硅酸盐学报,2001,29(6):602-605.[4]　张丛春,周东祥,龚树萍,等.Co、Mn的掺杂形式对低压氧化锌压敏陶瓷电性能的影响[J].电子元件与材料,2000,19(6):7-9.[5]　章天金,周东祥,龚树萍.低压Zn O压敏陶瓷冲击老化特性[J].电子元件与材料,1999,18(4):18-19.[6]　禹争光,杨邦朝,敬履伟.纳米氧化铋粉体的制备对Zn O压敏电阻器性能的影响[J].硅酸盐学报,2003,31(12):1184-1187.[7]　任省平,石永杰,石微静.Zn O压敏电阻器生产工艺的改进[J].电子元件与材料,1998,17(4):27-29.[8]　李盛涛,刘辅宜.改善Zn O压敏元件温度特性的研究[J].压电与声光,1997,19(4):231-234.[9]　李慧峰,许毓春,王礼琼,等.Nb2O5掺杂对Zn O压敏电阻器性能的影响[J].压电与声光,1994,16(6):27-30.[10]　M Matsuoka.Nonoh m ic p r operties of Zinc Oxide Cera m ics[J].J App l Phys,1971,10(6):736-746.[11]　K Eda,A I ga,M Matsuoka.Degradati on mechanis m of Non-oh m ic Zinc Cera m ics[J].J App l Phys,1980,51(5):2678-2684.[12]　陈志雄,石滨,付刚,等.Zn O压敏陶瓷电流蠕变规律及其机理研究[J].科学通报,1995,40(9):787-790.[13]　T K Gup ta,W G Carls on.A Grain Boundary DefectModel for I nstability/Stability of Zn O varist or[J].J Mater Sci,1985,20:3487.[14]　范坤泰,韩述斌,吴德喜.低压Zn O压敏电阻器性能的改善[J].电子元件与材料,1998,17(5):32-33.[15]　李盛涛,刘辅宜,宋晓兰.Zn O压敏陶瓷的非线性功能添加剂[J].陶瓷学报,1997,18(2):73-77.[16]　卢振亚.Zn O压敏元件非线性特性的劣化及恢复[J].电子元件与材料,2000,19(1):24-25.[17]　霍建华.烧结气氛对氧化锌压敏电阻器电性能的影响[J].电瓷避雷器,2000,173(1):35-38.[18]　章天金,周东祥,龚树萍,等.籽晶法制备低压Zn O压敏电阻器[J].电子元件与材料,1998,17(4):10-11.[19]　康雪雅,庄顺昌.烧结温度对低压Zn O压敏陶瓷显微结构及电性能的影响[J].硅酸盐学报,1994,22(2):202-206.The evoluti on of the research for the ZnO var istorsMENG Fan2m ing,S UN Zhao2qi(School of Physics and M aterials Science,Anhui KeyLaborat ory of I nfor mati on Materials and Devices,Anhui University,Hefei　230039,China)Abstract:ZnO varist ors is characterized by its excellent nonlinear volt-a mppere characteristic and very l o w leakage current under steady-state voltage(l ow energy consu mp ti on).W ith these features,it can be used in over voltage p r otecti on,lightning arresting,surge abs or p ti on,etc.The recent devel opments on the re2 search f or the Zn O varist or were revie wed in this paper,which contain the theory of conducti on,aging,nonlin2 ear additive and manufacturing technique.It is suggested that the research for ZnO varist ors should f ocus on chi p varist ors,l ow voltage varist ors and theory of conducti on.Key words:Zn O varist ors;theory of conducti on;aging;evoluti on责任编校:李镜平。

纳米结构ZnO的制备及性能研究一、本文概述氧化锌（ZnO）是一种重要的半导体材料，因其独特的物理和化学性质，在纳米科技领域引起了广泛的关注。

纳米结构ZnO的制备及性能研究对于推动材料科学、电子学、光电子学、生物医学等多个领域的发展具有重要意义。

本文旨在深入探讨纳米结构ZnO的制备方法、结构特性、以及其在各种应用场景中的性能表现。

本文将概述纳米结构ZnO的基本性质，包括其晶体结构、能带结构、光学特性等。

随后，我们将详细介绍几种常见的纳米结构ZnO制备方法，包括物理法、化学法以及生物法等，并对比各种方法的优缺点。

在此基础上，我们将重点关注纳米结构ZnO的性能研究，包括其电学性能、光学性能、光催化性能、以及生物相容性等。

我们将通过实验数据和理论分析，全面揭示纳米结构ZnO的性能特点及其在不同应用场景中的潜在应用价值。

本文还将展望纳米结构ZnO的未来发展趋势，探讨其在新能源、环保、生物医学等领域的应用前景。

我们希望通过本文的研究，能够为纳米结构ZnO的制备和性能优化提供有益的参考，推动其在各个领域的实际应用。

二、ZnO纳米结构的制备方法ZnO纳米结构的制备方法多种多样，主要包括物理法、化学法以及生物法等。

这些方法的选择取决于所需的ZnO纳米结构的尺寸、形貌、纯度以及应用的特定要求。

物理法：物理法主要包括真空蒸发、溅射、激光脉冲沉积等。

这些方法通常在高温、高真空环境下进行，能够制备出高质量的ZnO纳米结构。

然而，这些方法通常需要昂贵的设备和复杂的操作过程，限制了其在大规模生产中的应用。

化学法：化学法因其设备简单、操作方便、易于大规模生产等优点，在ZnO纳米结构制备中得到了广泛应用。

其中，溶胶-凝胶法、化学气相沉积法、水热法和微乳液法等是常用的化学制备方法。

例如，溶胶-凝胶法通过控制溶液中的化学反应，可以制备出具有特定形貌和尺寸的ZnO纳米颗粒。

化学气相沉积法则可以通过调节反应气体的流量、温度和压力等参数，实现ZnO纳米线的可控制备。

纳米复合技术改善工业ZnO压敏电阻避雷器微观结构及电性能的研究摘要：运用纳米复合技术对工业ZnO压敏电阻避雷器的制备工艺的改进，研制出压敏电压340 V/mm，漏电流小于1 μA，非线性系数大于56的压敏电阻器。

根据ZnO晶粒生长动力学方程，研究了纳米复合ZnO粉体的烧结过程以及烧结过程中的晶粒生长规律，用扫描电镜和能谱对瓷体显微结构及面扫成分进行了分析，讨论了添加纳米复合粉的ZnO压敏电阻避雷器微观组织与综合性能的关系。

实验表明，添加纳米复合粉体是降低大规模生产成本，提高经济效益，并得到综合性能优良产品的有效方法。

关键词：避雷器；氧化锌压敏电阻；晶粒生长；纳米复合1前言ZnO压敏电阻器以氧化锌为主剂，其性能取决于压敏陶瓷晶粒大小、晶界结构。

因此，可靠的掺杂配方和先进的加工技术是得到高性能、工业化ZnO避雷器的决定性因素。

但在亚微米级前驱粉体基础上进行的各种传统改性研究，均无法解决高压高能问题。

纳米材料替代微米材料制作压敏器件，将实现原来微米材料器件不能实现的功能。

纳米材料器件比微米材料器件有较高的电位梯度，可以达350 V/mm。

因此，用纳米复合技术可得到高性能低成本压敏电阻。

［1～2］2实验2.1纳米复合粉的制备采用化学共沉淀法制备ZnO压敏陶瓷纳米复合粉体，其主要制备过程为先将纯氧化锌在CO2存在下溶解于NH4HCO3和NH4OH中，得到锌氨络合液，再将一定量的Bi、Co、Mn、Cr和Sb金属盐和络合液混合后加热，并稳定溶液pH7～8值，逐渐产生共沉淀物，经过洗涤、过滤、干燥、煅烧分解，生成粒径为35～70 nm的氧化锌压敏复合粉体。

由于复合物体系在分子水平上发生相互作用，从而获得粒径小、匀、散的纳米复合粉体。

［3］2.2压敏电阻的制备将一定量纳米复合粉与ZnO微米粉均匀混合，采用传统电子陶瓷工艺，经混合球磨、人工造粒、液压成型、排胶预烧、烧结、磨片清洗、喷涂电极等工艺，得到待测压敏电阻片。

ZnO微纳米结构及其复合材料的制备和性质研究的开题报告一、研究背景氧化锌（ZnO）是一种多功能的材料，由于其独特的电学，光学和机械性能，已经在许多领域得到广泛应用，如显示器件，激光器，光电探测器，传感器和太阳能电池等。

但是，由于ZnO自身的特殊性质，如高表面能，缺陷和宽带隙等，使其在纳米尺度下具有更好的性能。

因此，制备和研究ZnO微纳米结构已经成为当前重要的研究方向之一。

此外，复合材料的制备也是新材料开发的重要途径。

ZnO复合材料由于具有更优异的性能和材料组合的优势，可应用于光电子器件，催化剂和生物医学等领域。

因此，对ZnO微纳米结构及其复合材料的制备和性质研究具有重要意义。

二、研究目的本研究的目的是制备ZnO微纳米结构及其复合材料，并研究其结构与性质之间的关系。

具体来说，将探讨以下几个方向：1. 采用不同的化学合成方法，制备各种形态的ZnO微纳米结构；2. 研究不同形态ZnO微纳米结构的光催化性能；3. 制备ZnO复合材料，并研究其组成对复合材料光学和电学性质的影响；4. 研究ZnO复合材料在生物医学领域的应用潜力。

三、研究方法1. 化学合成方法制备ZnO微纳米结构，包括水热法、氢氧化物沉淀法等；2. 采用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射（XRD）等表征手段，分析ZnO微纳米结构的形态和结构；3. 采用光催化方法研究ZnO微纳米结构的催化降解性能，采用紫外-可见分光光度计（UV-vis）对催化剂的吸收性能进行研究；4. 制备ZnO复合材料，采用傅里叶变换红外光谱（FTIR）、拉曼光谱、光致发光（PL）等测试方法对其光电学性质进行分析；5. 探讨ZnO复合材料在生物医学领域的应用潜力，研究生物相容性、细胞毒性等。

四、预期结果和意义通过本研究的实验和数据分析，预计能够得到以下结果：1. 成功制备出形态各异的ZnO微纳米结构，如纳米棒、纳米片、薄片等；2. 研究ZnO微纳米结构的形态对催化降解反应速率的影响；3. 制备出ZnO复合材料，并研究其光学和电学性质；4. 探讨ZnO复合材料在生物医学领域的应用潜力。

太原理工大学硕士学位论文纳米ZnO压敏陶瓷的制备及性能研究姓名：闫晓燕申请学位级别：硕士专业：材料加工工程指导教师：卫英慧2003.4.1查墨墨兰垄兰堡主兰堡垒墨．——Ｙ５．ｆ８２＿ｆ７摘要ＺｎＯ压敏电阻器具有非线性Ｉ—ｖ特性高、浪涌吸收能力强、漏电流小、通流容量大等优点，广泛应用于电力系统和微电子等领域。

传统的ＺｎＯ压敏电阻器是以微米级的ＺｎＯ粉体为原料，受其固有的物理、化学和热力学特性的制约，难以提高其性能。

为了寻求解决这些问题的方法，进一步提高产品质量，本文从纳米ＺｎＯ粉体的制备入手，研究了纳米ＺｎＯ压敏陶瓷的烧结和压敏性能，并和普通ＺｎＯ压敏陶瓷的性能进行比较。

取得如下结果：（１）采用直接沉淀法可制备出粒径小于ｌＯＯｎｍ的ＺｎＯ纳米粉体。

随前驱体焙烧温度的升高和焙烧时间的延长。

晶粒逐渐长大，晶体发育趋于完整。

经过计算，纳米ＺｎＯ的晶粒生长动力学指数为１．８，比其他～些氧化物的晶粒生长动力学指数小。

（２）随着烧结温度的升高，ＺｎＯ压敏陶瓷的晶粒逐渐长大，结构逐渐致密；随着温度的进一步提高，晶粒内部出现气孔，至１２００℃时，晶粒内的气孔（微空洞）明显地增多、变大。

所以欲获得显微结构均匀、性能优异的ＺｎＯ压敏陶瓷片，其烧结温度不能过高，以１２００℃为宜。

（３）纳米ＺｎＯ压敏陶瓷烧结后得到比普通ＺｎＯ压敏陶瓷晶粒尺寸小的烧结体，而且纳米ＺｎＯ压敏陶瓷比普通ＺｎＯ压敏陶瓷结构均匀。

—————————————————，——————————————————＋———————————————＿———————————，——————一一太原理工大学硕士学位论文（４）坯：体在低温（９００℃）烧结时，晶粒中存在大量的亚晶界，陶瓷体中能产生非线性特性的晶界层的作用不十分明显，从而造成非线性消失。

随着烧结温度的升高，亚晶界数目减少，到１２００。

Ｃ后就会趋于消失，其非线性特性较好。

（５）纳米ＺｕＯ压敏陶瓷比普通ＺｕＯ压敏陶瓷的非线性特性要好。

ZnO压敏陶瓷的制备及电性
黄可龙;彭斌;潘春跃
【期刊名称】《金属学报》
【年(卷),期】1998(34)7
【摘要】用共沉淀法制取了颗粒均匀的掺杂ZnO粉，其pH值为6．90±0．05，预烧温度为500℃，煅烧温度为1100℃，所制ZnO压敏陶瓷的电阻-温度性能稳定，非线形系数高达50以上通过扫描电镜、红外光谱及X射线衍射等手段，对所制粉体进行了表征，并对ZnO掺杂的导电机制进行了初步分析．
【总页数】5页(P774-778)
【关键词】共沉淀;压敏电阻;多元掺杂;压敏陶瓷;氧化锌
【作者】黄可龙;彭斌;潘春跃
【作者单位】中南工业大学化学系
【正文语种】中文
【中图分类】TG148;TQ174.758
【相关文献】
1.燃烧法制备ZnO纳米粉体及Pr系ZnO压敏陶瓷 [J], 王茂华;王秋丽;沙燕红
2.Pr系ZnO压敏陶瓷的sol-gel法制备及电性能研究 [J], 李刚;王茂华;吴斌
3.Sol-Gel法制备 ZnO压敏陶瓷及其电性 [J], 刘素琴;黄可龙;宋志方;彭斌
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5.低温制备ZnO压敏陶瓷及其电性能研究 [J], 周波;鲁加加;吴龙;马雪;李良锋
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