低温固相反应法合成ZnO纳米晶体
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纳米材料制备方法..页数:26
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低温CBD方法制备ZnO纳米材料的开题报告
低温CBD方法制备ZnO纳米材料的开题报告摘要本开题报告详细介绍了使用低温化学还原法制备纳米结构ZnO材料的研究方案。
该方法以无机均相沉淀法与还原法相结合，通过调节反应条件中还原剂和沉淀剂的浓度、温度和时间等因素来控制纳米结构ZnO 的形貌和尺寸。
使用X射线衍射仪、扫描电镜和透射电镜等技术手段对样品进行表征，进一步分析其形貌和结构性质。
结果表明，所制备的ZnO纳米材料具有良好的形貌、尺寸和结构稳定性，表现出优异的光电性质和潜在应用前景。
关键词：ZnO纳米材料，低温化学还原法，无机均相沉淀，表征分析引言ZnO纳米材料具有很强的光电化学性能和良好的光学、电学和热学性质，在光电器件、催化剂、生物医学、光伏等领域具有广泛的应用前景。
然而，使用传统的物理化学方法制备ZnO纳米材料的成本较高且存在环境污染问题，因此需要开发一种高效、环保、低成本的方法制备纳米结构ZnO材料。
低温化学还原法以其简单、经济的优势被广泛应用于纳米材料的制备。
该方法主要通过还原剂还原金属离子来制备纳米材料。
由于低温化学还原法所需的反应条件较为温和，可以有效地控制纳米材料的形貌和尺寸。
因此，使用低温化学还原法制备ZnO纳米材料的研究具有非常重要的意义。
研究目的本研究的主要目的是通过低温化学还原法制备高质量的纳米结构ZnO材料，进一步研究其形貌、尺寸和结构性质，并探究其在光电器件等领域的应用前景。
研究方法1. 实验材料和设备实验材料：Zn(NO3)2·6H2O、Na2CO3、NaBH4、乙醇设备：扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)等2. 实验流程(1) 准备反应液：将25mmol Zn(NO3)2·6H2O和50mmol Na2CO3分别溶于100mL乙醇中，并搅拌混合，直至均匀分散。
(2) 还原反应：向反应液中加入10mmol NaBH4，搅拌均匀，反应5h，使沉淀生成。
(3) 沉淀处理：离心沉淀，将上清液倒掉，用乙醇和去离子水洗涤沉淀，将洗涤后的沉淀干燥于常温下。
纳米氧化锌材料的固相制备及其性能研究
纳米氧化锌材料的固相制备及其性能研究纳米氧化锌材料是一种重要的半导体材料，具有广泛的应用前景，如光电子器件、催化剂、传感器等。
其制备方法多样，其中固相制备是一种常用且有效的制备方法之一、本文将介绍纳米氧化锌材料的固相制备过程及其性能的研究。
首先，纳米氧化锌材料的固相制备可以通过传统的煅烧方法实现。
在制备过程中，首先需要选择合适的锌盐和氧化剂。
常用的锌盐包括氯化锌、硫酸锌等，氧化剂常使用氧气。
然后，将锌盐与氧化剂按一定的比例混合，并通过磨碎、混合等方法均匀混合，形成均匀的混合物。
接下来，将混合物转移到电炉中进行煅烧，可以在气氛保护下进行或采用无保护气氛。
在煅烧过程中，温度和时间是关键的控制因素，通常在600-1000摄氏度之间进行煅烧，时间为数小时。
在煅烧过程中，锌盐将被氧化为氧化锌，形成纳米氧化锌材料。
最后，可以通过粉末X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等手段对制备的纳米氧化锌材料进行表征。
纳米氧化锌材料的固相制备具有一些优点。
首先，制备过程简单，不需要复杂的合成步骤。
其次，制备的材料具有较高的纯度和晶粒尺寸较小的特点。
这是因为固相制备过程中，锌盐和氧化剂充分混合，可在较高温度下发生反应，形成具有较小晶粒尺寸的氧化锌材料。
此外，通过调节煅烧温度和时间，还可以实现对材料晶粒尺寸和形貌的调控。
纳米氧化锌材料的性能研究主要集中在其结构、光学和电学性质方面。
通过XRD可以确定材料的晶体结构和晶格参数。
SEM和TEM可以观察材料的形貌和尺寸分布。
光学性质可以通过紫外-可见吸收光谱、荧光光谱等光谱分析技术进行表征。
电学性质可以通过霍尔效应测量、四探针电阻测试等方法进行研究。
此外，还可以通过X射线光电子能谱(XPS)、电化学工作站等手段对材料进行更详细的表征。
总之，纳米氧化锌材料的固相制备是一种常用且有效的制备方法。
通过调节煅烧条件，可以控制制备的纳米氧化锌材料的晶粒尺寸和形貌。
中南氧化锌纳米粉体低温化学法合成与性能研究报告
应用化学实验报告实验一氧化锌纳M粉体的低温化学法合成与性能研究学院化学化工学院指导老师专业班级姓名学号同组人2018年 06月 09日实验一氧化锌纳M粉体的低温化学法合成与性能研究一、实验目的1. 了解一些常规低温液相化学方法制备纳M材料的基本原理和方法。
2. 学习差热、热重和 X 光射线衍射等分析方法在无机物合成中的应用。
3. 了解纳MZnO 的发光性能，熟悉荧光仪的使用方法。
4. 了解纳MZnO 的气敏原理，熟悉气敏性能的检测方法。
二、实验原理氧化锌(ZnO> 是一种宽禁带直接迁移型半导体功能材料，单晶ZnO 为六方晶体(纤锌矿>结构，室温下的禁带宽度为3.37 eV，激子束缚能高达60 MeV。
该激子室温下不易被电离,使激发发射机制有效, 这将大大降低ZnO 在室温下的激射阈值，有可能实现较强的紫外受激辐射，可用来制作紫外光激光器和探测器。
另外，ZnO 还被广泛地应用于制作发光显示器件、声表面波器件、压敏材料、气敏传感器、异质结的n 极和磁性材料器件及透明导电膜等。
纳M 级ZnO 由于粒子尺寸小，比表面积大，具有表面效应、量子尺寸效应和小尺寸效应等，与普通ZnO 相比，表现出许多特殊的性质，如无毒、非迁移性、压电性、荧光性、吸收和散射紫外线的能力。
这一新的物质形态赋予了ZnO 在科技领域许多新的用途。
ZnO 的禁带宽度为3.2eV，它所对应的吸收波长为388nm ，由于量子尺寸效应，粒度为10nm时，禁带宽度增加到4.5eV，因此它不仅能吸收紫外波长320—400nm ，而且也对紫外中波 280 —320nm 也有很强的吸收能力，因此它是一种很好的紫外屏蔽剂，可制得紫外光过滤器、化妆品防晒霜；纳MZnO 的比表面积大，表面活性中心多，在阳光、尤其在紫外线照射下，在水和空气中，能自行分解出自由移动的带负电荷的电子(e->，同时留下带正电荷的空穴(h+>，这种空穴可以激活空气和水中的氧变为活性氧，它能与多种有机物(包括细菌>发生氧化反应，从而除去污染和杀死病毒。
纳米氧化锌材料的固相制备及其性能研究
纳米氧化锌材料的固相制备及其性能研究摘要合成具有高容量、高活性的有机废水吸附剂和光降解催化剂对解决当前的环境危机具有重要的意义。
消除有害/有毒溶剂和试剂，减少反应时间，开发新的环保可回收催化剂和吸附剂是绿色化学最重要的原则之一。
机械化学合成法固相合成纳米材料是一种新颖的方法。
与传统的溶液法（包括溶液法，水热法，微波水热法和声化学法等）相比，机械化学法反应时间短、无溶剂或微量溶剂、制备量大和耗能低等优点，是一种环境友好的工艺。
本文采用机械化学合成法固相反应合成了ZnO、ZnO/g-C3N4和Zn-MOFs纳米材料，对产物结构和性能进行了表征。
取得如下研究成果：（1）用Zn(NO3)2、ZnCl2、Zn(CH3COO)2与氢氧化钠，在研钵中进行研磨，使其发生固相反应合成ZnO纳米材料，研究不同原料配比、锌盐种类和表面活性剂对ZnO纳米晶体形貌的影响。
锌盐种类以及锌盐与氢氧化钠的比例显著影响产物的形貌与晶粒大小。
改变反应体系的碱含量（即NaOH的含量）对产物的形貌和尺寸均有着明显的影响，增加原料中碱的含量，会促使ZnO变成片状晶粒，但轴向的增加更为明显，表明强碱环境更有利于一维ZnO纳米材料的制备。
采用Zn(NO3)2为锌盐，并添加适量的表面活性剂，可以起到改变晶体形貌与尺寸的作用。
（2）以三聚氰胺为原料，通过热处理自制g-C3N4备用。
通过固相研磨技术，反应合成ZnO/g-C3N4复合材料，添加十二烷基苯磺酸钠以调控产物的形貌。
并研究复合材料在可见光照射下对亚甲基蓝的光降解活性。
当没有掺杂十二烷基苯磺酸钠的时候，固相反应制备的ZnO/g-C3N4复合材料表现出良好的光催化性能，在可见光照射下100分钟的时候可以降解76%的亚甲基蓝。
当掺杂十二烷基苯磺酸钠之后，可以促进g-C3N4发生晶型改变，同时使其减薄并细化成纳米片。
当g-C3N4的含量低时，氧化锌呈纳米片负载到g-C3N4的纳米片上；当g-C3N44含量高的时，纳米ZnO颗粒负载在g-C3N4纳米片上。
固相法合成纳米ZnO及其光催化性能研究
纳米粉 ， 在合 成过 程 中引入 表面活 性物 质 ， 对其 光催 并 化性能 进行 了研 究 。
２１ 表面活性剂的加入■对纳米 ｌ ． ｏ平均粒径的影响
表 １是烧 结温 度为 ３０ ５ ℃时 十 二烷 基苯 磺 酸钠 的
加 入量 对纳米 Ｚ Ｏ平 均粒 径 的影 响 。 ｎ
袭１ 十 二 烷 基苯 磷酸 钠 的 加入 量 对 纳 米 Ｚ Ｏ 平 均 粒 径 的 影 响 ｎ
按化 学 剂量 比称取 一 定 量 的硝 酸锌 、 无水 碳 酸钠
和十二烷 基 苯磺酸 钠 ， 分别放 人玛瑙 研钵 中研 磨后 ， 混
合 均匀 ， 再研磨 ３ ｎ 洗 涤 ， ０ｍｉ ， 过滤 ， 然后 放到 干燥 箱 中 干燥 。干燥 后 ． 到马 弗炉 中在不 同 的温度下 烧结 ， 放 得
ｉｓＥ ２ ｐ Ｍ４ ０分析 电子显 微 镜 ； ｃｌｔ １ Ｐ型 红外 光谱 Ｎｉ ｅ５ ０ ｏ
仪； 自镇 流荧光 高压 汞灯 ；２ 型 分光光 度计 。 ７１
１２ 方 法 ．
从表 １可 以看 出 ， 十二 烷 基 苯 磺 酸钠 的最 佳加 入 量为０ ５ｍｇ・ ＿ 。这是因为十二烷 基苯磺 酸钠含量过 ． Ｌ。
阔 的应 用前 景 。合 成 纳米 材 料 有 多 种 方 法 ， 反 卜】 但
温 固相反 应 ， 得前 驱物 。反应 式如 下 ： 制
４ ｎ ＮＯ３ ２・６Ｈ２ ＋ ４ ２ Ｚ （பைடு நூலகம்） Ｏ Ｎａ ＣＯ３ ＝
应均需 要 高温 ， 使 用 大 量 的 有 机 溶 剂 ， 程 控 制 复 并 过
加 入 量／ ｇ・Ｌ ａ ｒ
平 均 粒 径／ ｍ ｎ
硝酸锌 、 无水 碳 酸钠 、 十二烷 基 苯磺酸钠 和 次 甲基 蓝 等均为 分析纯 。
２１ 表面活性剂的加入■对纳米 ｌ ． ｏ平均粒径的影响
表 １是烧 结温 度为 ３０ ５ ℃时 十 二烷 基苯 磺 酸钠 的
加 入量 对纳米 Ｚ Ｏ平 均粒 径 的影 响 。 ｎ
袭１ 十 二 烷 基苯 磷酸 钠 的 加入 量 对 纳 米 Ｚ Ｏ 平 均 粒 径 的 影 响 ｎ
按化 学 剂量 比称取 一 定 量 的硝 酸锌 、 无水 碳 酸钠
和十二烷 基 苯磺酸 钠 ， 分别放 人玛瑙 研钵 中研 磨后 ， 混
合 均匀 ， 再研磨 ３ ｎ 洗 涤 ， ０ｍｉ ， 过滤 ， 然后 放到 干燥 箱 中 干燥 。干燥 后 ． 到马 弗炉 中在不 同 的温度下 烧结 ， 放 得
ｉｓＥ ２ ｐ Ｍ４ ０分析 电子显 微 镜 ； ｃｌｔ １ Ｐ型 红外 光谱 Ｎｉ ｅ５ ０ ｏ
仪； 自镇 流荧光 高压 汞灯 ；２ 型 分光光 度计 。 ７１
１２ 方 法 ．
从表 １可 以看 出 ， 十二 烷 基 苯 磺 酸钠 的最 佳加 入 量为０ ５ｍｇ・ ＿ 。这是因为十二烷 基苯磺 酸钠含量过 ． Ｌ。
阔 的应 用前 景 。合 成 纳米 材 料 有 多 种 方 法 ， 反 卜】 但
温 固相反 应 ， 得前 驱物 。反应 式如 下 ： 制
４ ｎ ＮＯ３ ２・６Ｈ２ ＋ ４ ２ Ｚ （பைடு நூலகம்） Ｏ Ｎａ ＣＯ３ ＝
应均需 要 高温 ， 使 用 大 量 的 有 机 溶 剂 ， 程 控 制 复 并 过
加 入 量／ ｇ・Ｌ ａ ｒ
平 均 粒 径／ ｍ ｎ
硝酸锌 、 无水 碳 酸钠 、 十二烷 基 苯磺酸钠 和 次 甲基 蓝 等均为 分析纯 。
低温固相反应法合成ZnO纳米晶体
第 １ ４卷
第 ５期
大 连 民 族 学 院 学 报
Ｊ ｕｎ ｌｏ ｌｉｎ Ｎａｉｎ ｌ ｉｓＵ ｉｅｓｔ ｏ ｒ ａ ｆＤａ ａ ｔ ａｉ ｅ ｎ ｖ ｒｉ ｏ ｔ ｙ
Ｖｏ ． ４， １ １ Ｎｏ． ５Байду номын сангаас
２１ ０ ２年 ９月
Ｓ ｐ ｅ ｅ ０１ ｅ ｔｍｂ ｒ２ ２
文 章 编 号 ：０ ９— １Ｘ（０ ２ ０ ０ ７ ０ １０ ３ ５ ２ １ ）５— ４ ４— ４
Ｘ Ｎ Ｍ ｅ。 ＨＡＯ Ｊｎ— ｏ ｇ ， Ｕｏ Ｊａ— ｎ ， ａ ｈ ｉ， Ｉ ｉ，Ｚ ｉ ｌｎ Ｇ ｉ ｘ ＱＩ Ｘｉｏ— ｕ
Ｚ ＡＮ Ｆ ｎ ｊ Ｓ Ｎ Ｚ ａ Ｈ Ｇ ｅ ｇ— ｉ ． Ｕ ｈ ｏ—ｍｉｇ ｅ ｎ
（ ． ｃ ｏ ｌ ｆ ｈ ｓ ｓａ ｄＭａ ｒ ｌ Ｅ ｇ ｅｒ ｇ ． ｏ ｅｅｏ ｉ ｃ ｎ ｅ ｅ ｏｌ ｅｏ ｎ ｉ ｎ ｅ ｔ ｎ ａ Ｓ ｈ ｏ ｏ Ｐ ｙ ｉ ｎ ｔ ｉ ｓ ｎ ｉ ｅ ｎ ；ｂ Ｃ ｌ ｇ ｆ ｆ Ｓ ｉ ｃ ； ．Ｃ ｌ ｇ ｆ ｖ ｏ ｍ ｎ ａ ｄ ｃ ｅ ａ ｎ ｉ ｌ Ｌｅ ｅ ｅ Ｅ ｒ Ｒ ｓｕ ｃｓ Ｄ ｌ ｎＮ ｔ ｎ ｌｉ ｎ ｅｓ ｙ Ｄ ｌ ｎ Ｌａｎｎ １ ６ ５ Ｃ ｉａ ｅｏ ｒｅ ， ａ ａ ａ ｏ ａ ｔ ｓＵ ｉ ｒ ｔ ， ａ ａ ｉｏ ｉｇ１ ６ ０ ， ｈｎ ） ｉ ｉ ｉｅ ｖ ｉ ｉ
品 的结 构形 貌 及 其 发 光 特 性 进 行 了表 征 ， 究 了 研 研 磨 时间 、 水浴 温度 等工 艺条 件对 纳米 Ｚ Ｏ结构 、 ｎ 形 貌 的影 响 ， 其应 用提 供数 据参 考 。 为
１ ～５号样 品 的 Ｘ Ｄ图谱 如 图 １ 具 体条 件 见 Ｒ （
第 ５期
大 连 民 族 学 院 学 报
Ｊ ｕｎ ｌｏ ｌｉｎ Ｎａｉｎ ｌ ｉｓＵ ｉｅｓｔ ｏ ｒ ａ ｆＤａ ａ ｔ ａｉ ｅ ｎ ｖ ｒｉ ｏ ｔ ｙ
Ｖｏ ． ４， １ １ Ｎｏ． ５Байду номын сангаас
２１ ０ ２年 ９月
Ｓ ｐ ｅ ｅ ０１ ｅ ｔｍｂ ｒ２ ２
文 章 编 号 ：０ ９— １Ｘ（０ ２ ０ ０ ７ ０ １０ ３ ５ ２ １ ）５— ４ ４— ４
Ｘ Ｎ Ｍ ｅ。 ＨＡＯ Ｊｎ— ｏ ｇ ， Ｕｏ Ｊａ— ｎ ， ａ ｈ ｉ， Ｉ ｉ，Ｚ ｉ ｌｎ Ｇ ｉ ｘ ＱＩ Ｘｉｏ— ｕ
Ｚ ＡＮ Ｆ ｎ ｊ Ｓ Ｎ Ｚ ａ Ｈ Ｇ ｅ ｇ— ｉ ． Ｕ ｈ ｏ—ｍｉｇ ｅ ｎ
（ ． ｃ ｏ ｌ ｆ ｈ ｓ ｓａ ｄＭａ ｒ ｌ Ｅ ｇ ｅｒ ｇ ． ｏ ｅｅｏ ｉ ｃ ｎ ｅ ｅ ｏｌ ｅｏ ｎ ｉ ｎ ｅ ｔ ｎ ａ Ｓ ｈ ｏ ｏ Ｐ ｙ ｉ ｎ ｔ ｉ ｓ ｎ ｉ ｅ ｎ ；ｂ Ｃ ｌ ｇ ｆ ｆ Ｓ ｉ ｃ ； ．Ｃ ｌ ｇ ｆ ｖ ｏ ｍ ｎ ａ ｄ ｃ ｅ ａ ｎ ｉ ｌ Ｌｅ ｅ ｅ Ｅ ｒ Ｒ ｓｕ ｃｓ Ｄ ｌ ｎＮ ｔ ｎ ｌｉ ｎ ｅｓ ｙ Ｄ ｌ ｎ Ｌａｎｎ １ ６ ５ Ｃ ｉａ ｅｏ ｒｅ ， ａ ａ ａ ｏ ａ ｔ ｓＵ ｉ ｒ ｔ ， ａ ａ ｉｏ ｉｇ１ ６ ０ ， ｈｎ ） ｉ ｉ ｉｅ ｖ ｉ ｉ
品 的结 构形 貌 及 其 发 光 特 性 进 行 了表 征 ， 究 了 研 研 磨 时间 、 水浴 温度 等工 艺条 件对 纳米 Ｚ Ｏ结构 、 ｎ 形 貌 的影 响 ， 其应 用提 供数 据参 考 。 为
１ ～５号样 品 的 Ｘ Ｄ图谱 如 图 １ 具 体条 件 见 Ｒ （
固相配位化学反应法合成ZnO纳米粉体
固相配位化学反应法合成ZnO纳米粉体
王疆瑛;贾殿赠
【期刊名称】《功能材料》
【年(卷),期】1998(029)006
【摘要】采用固相配位化学反应法制备ＺｎＯ的纳米粉体，并通过差热分析，热
失重和红外光谱分析ＺｎＯ纳米粉体的合成过程。
用Ｘ射线衍射和透射电子显微镜表征ＺｎＯ纳米粉体的全，形貌及大小。
研究结果表明：４００℃，热分解２ｈ，可得到平均晶粒尺寸约为１０ｎｍ的ＺｎＯ纳米粉体，其相结合为闪锌矿结构。
同时发现随着热分解温度的增加，晶粒尺寸缓慢长大。
粉体粒子的团聚一肌为软团聚，很容易在超声波作用下分散开。
【总页数】3页(P598-599,603)
【作者】王疆瑛;贾殿赠
【作者单位】中国科学院新疆物理所;新疆大学化学系
【正文语种】中文
【中图分类】O614.241
【相关文献】
1.固相配位化学反应研究室温固相化学反应合成双硫腙的Hg(Ⅱ)An(Ⅱ)配合物 [J], 李人宇;杜江燕;周益明
2.一步室温固相化学反应法合成CuO纳米粉体 [J], 俞建群;徐政;方明豹;贾殿赠
3.固相配位化学反应研究LⅣ.一步法低热固相合成Co(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)Schiff
碱配合物 [J], 贾殿赠;忻新泉
4.固相配位化学反应研究ⅩⅩⅩⅦ XRD法研究Cu(Ac)_2·H_2O与甘氨酸的室温固相配位化学反应 [J], 成全;贾殿赠;缪强;忻新泉
5.固相配位化学反应研究ⅩⅩⅩⅩⅩⅡ.室温固-固相化学反应合成氨基酸铜配合物[J], 贾殿赠;忻新泉
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气—固相化学反应法制备纳米氧化锌
５ ６ Ｔ ／。 ９． ４Ｉ ｇ Ｉ
了它必将取代普通氧化锌。有关纳米氧化锌的制备 方法 很 多 ． ， 点 各 有 千 秋 。作 者 根 据 近 年 来 的 ５特 Ｊ
探索 ， 研究 了在低 温条 件 下 ， 利用气 固相 化 学反 应 法 制备 出 了纳米 氧化 锌 。
１ 实 验部 分 １ １ 纳 米氧化 锌 的制备 ．
在 ４ ０ ０ ｍ 的 平 均 透 光 率 在 ８ ．％。可 ０ ～８０ｎ ９３ 见 ， 米粒 子对 光 的散 射 作 用 表 现 为其 溶 液 在 可 见 纳 光 区 的高 度透 明性 。
２ 结 果与 讨论
乐公 式计 算 它 们 的 平 均 粒 径 为 ９ ５ｎ ． ｍ。几 个 样 品
最高值 为 ７ ．８ｍ ， 低值 为 ５ ．４ｍ ， ５０ ２ 最 ９６ ２ 平 均 在 ６ ．５Ｉ ｇ ８ ０ １ 。其粒 径均 小 于 ２ ｍ［ Ｔ／ ０ｎ 。
１ ２ ４ 紫 应具 有 胶 体 的某 些 特 性 ， 如对 光 的散 射作 用 ， 采用 紫外 一 可见 分 光 光 度计 测 其 水溶 胶 的透 过率 。该 法具 有 简便 、 快捷 特 点 。
到 纳 米氧化 锌 。 用 ｘ一 末衍 射 、 粉 透射 电镜 、 比表 面积 、 光散 射性 进 行 了表 征 。 结 果表 明纳 米 氧 化锌 平 均 粒 晶 为 ９５ｎ 平均 比表 面积 为 ６ ．５Ｉ ｇ ． ｍ， ８ ０ Ｉ 。初 步探 索 了制备 过 程 中反 应 温 度 、 Ｔ／ 时
１ ｍ， 度分 布均 匀 ， 团 聚现 象 ， ０ｎ 粒 无 分散 性 良好 。
１ ２ ３ 比表 面 积 ． ．
世 界 的关 注 ， 已成 为 二 十 一 世 纪 材料 科 学 研 究 的热 点 ¨ｑＪ 。纳米 氧化 锌 是 其 中一 种 ， 优 异 性 能 决 定 其
了它必将取代普通氧化锌。有关纳米氧化锌的制备 方法 很 多 ． ， 点 各 有 千 秋 。作 者 根 据 近 年 来 的 ５特 Ｊ
探索 ， 研究 了在低 温条 件 下 ， 利用气 固相 化 学反 应 法 制备 出 了纳米 氧化 锌 。
１ 实 验部 分 １ １ 纳 米氧化 锌 的制备 ．
在 ４ ０ ０ ｍ 的 平 均 透 光 率 在 ８ ．％。可 ０ ～８０ｎ ９３ 见 ， 米粒 子对 光 的散 射 作 用 表 现 为其 溶 液 在 可 见 纳 光 区 的高 度透 明性 。
２ 结 果与 讨论
乐公 式计 算 它 们 的 平 均 粒 径 为 ９ ５ｎ ． ｍ。几 个 样 品
最高值 为 ７ ．８ｍ ， 低值 为 ５ ．４ｍ ， ５０ ２ 最 ９６ ２ 平 均 在 ６ ．５Ｉ ｇ ８ ０ １ 。其粒 径均 小 于 ２ ｍ［ Ｔ／ ０ｎ 。
１ ２ ４ 紫 应具 有 胶 体 的某 些 特 性 ， 如对 光 的散 射作 用 ， 采用 紫外 一 可见 分 光 光 度计 测 其 水溶 胶 的透 过率 。该 法具 有 简便 、 快捷 特 点 。
到 纳 米氧化 锌 。 用 ｘ一 末衍 射 、 粉 透射 电镜 、 比表 面积 、 光散 射性 进 行 了表 征 。 结 果表 明纳 米 氧 化锌 平 均 粒 晶 为 ９５ｎ 平均 比表 面积 为 ６ ．５Ｉ ｇ ． ｍ， ８ ０ Ｉ 。初 步探 索 了制备 过 程 中反 应 温 度 、 Ｔ／ 时
１ ｍ， 度分 布均 匀 ， 团 聚现 象 ， ０ｎ 粒 无 分散 性 良好 。
１ ２ ３ 比表 面 积 ． ．
世 界 的关 注 ， 已成 为 二 十 一 世 纪 材料 科 学 研 究 的热 点 ¨ｑＪ 。纳米 氧化 锌 是 其 中一 种 ， 优 异 性 能 决 定 其
氧化锌纳米粉体的低温化学法合成与性能研究
氧化锌纳米粉体的低温化学法合成和性能研究一、实验目的1.了解一些常规低温液相化学方法制备纳米材料的基本原理和方法。
2.了解纳米ZnO的发光性能，熟悉荧光仪的使用方法。
二、实验原理1.氧化锌纳米粉体的制备（1）溶胶凝胶法溶胶凝胶法是60年代发展起来的一种制备玻璃，陶瓷等无机材料的新工艺。
其基本原理是用金属醇盐水解直接形成溶胶或者经解凝形成溶胶，然后使溶胶聚合凝胶化，再将凝胶干燥焙烧去除有机成分，最后得到无机材料。
由于该方法具有化学均匀性好、产品纯度高、颗粒细、烧结温度低和可容纳不溶性组分或不沉淀组分等优点，许多人用此法产生团聚块等缺点。
柠檬酸溶胶凝胶是以柠檬酸和无机金属盐做原料，所涉原料便宜，同时具有溶胶凝胶法的优点，因此它被广泛用来制备纳米材料。
（2）化学沉淀法化学沉淀法是一种制备纳米材料的洁净的方法，其基本原理是一定条件下在包含一种或多种金属离子的可溶性溶液里加入沉淀剂，形成不溶性的氢氧化物、水合氧化物或盐类从溶液中析出，并将溶剂和溶液中原有的阴离子洗去，经热分解或脱水即得到所需的氧化物粉体。
化学沉淀法又分为共沉淀法、均相沉淀法、金属醇盐水解法。
其中均相沉淀法是较常用的方法，它通常是以尿素的缓慢水解来生成沉淀剂氨水，从而克服了由外部向溶液中加沉淀剂而造成沉淀剂不均匀性，结果沉淀不能在整个溶液中均匀出现的缺点。
（3）燃烧法燃烧法是以金属的硝酸盐和有机物为原料，利用硝酸和有机物之间的氧化还原反应热来合成金属氧化物的新方法。
和溶胶凝胶法相比，燃烧法具有反应时间短、所用试剂便宜、设备操作简单等优点。
人们用此方法成功合成了超导材料及钙钛矿半导体材料。
但溶胶凝胶法和燃烧法都涉及到有机物的燃烧，会产生大量污染环境的气体。
（4）水热法水热法是另一种制备纳米材料的洁净的方法。
它是在特制的密闭反应器（高压釜）中，采用水溶液或有机溶剂作为反应体系，通过对反应体系加热至临界温度（或接近临界温度），在反应体系中产生高压的环境而进行无机合成和材料制备的一种有效方法。
纳米ZnO的制备方法
理论纵横·241·中国周刊2020.05No.238纳米ZnO 的制备方法王俊勇山东省德州市第一中学 山东 德州 253000摘要：ZnO 是一种新型的宽禁带半导体材料，室温禁带宽度为3.2eV，六角纤锌矿型晶体结构，属六方晶系，为极性晶体，具有很高的导电、导热性能和化学稳定性及良好的紫外吸收性能，广泛应用于橡胶、陶瓷、日用化工、涂料等方面,可以用来制造橡胶添加剂、气体传感器、紫外线遮蔽材料、变压器和多种光学装置。
并且有望在抗菌、净化空气、污水处理中发挥巨大的作用。
关键词：ZnO ；制备；方法制备纳米氧化锌的方法有多种，根据制备过程中有无化学反应可分为物理法和化学法。
物理法是利用特殊的粉碎技术，将普通的纳米氧化锌粉体粉碎到纳米级的氧化锌，但由于技术因素，物理法一般难得到纳米级的氧化锌。
通过该法，氧化锌的最细颗粒只能达到0.1um，所以理想的合成方法还是化学法。
化学法是在控制条件下，从原子或分子的成核，生成或凝聚成具有一定尺寸形状的粒子，常见的化学方法有固相法、液相法、和气相法。
1物理法物理方法是将较粗的物质粉碎，如低温粉碎法、超声波粉碎法、水锤粉碎法、高能球磨法、喷雾法、冲击波破碎法、蒸汽快速冷凝法、蒸汽快速冷却法、蒸汽快速冷却法、分子束外延法等。
通过物理方法，可制造出直径为几个纳米的氧化物粉体，并且可保证纳米颗粒具有较为洁净的表面，但是通过物理方法制备的纳米粉体常常具有较宽的粒度分布，较严重的团聚等。
利用立式振动磨制备纳米级粉体的过程和技术，得到了α-Al 2O 3、ZnO、MgSiO 3 超微粉，最细粒度可达到0.1um，磨介的尺寸和进料的细度影响粉碎性能。
该法得不到1-100nm 的纳米级粉体。
2 化学法2.1 固相法固相法也称为固相化学反应法，是近几年发展起来的一种价廉而又简易的全新的方法。
固相法是将金属盐或金属氧化物按一定比例充分混合、研磨后进行锻烧，通过发生固相反应直接制得纳米粉末，运用固相法制备纳米ZnO 具有操作和设备简单安全。
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低温固相反应机理 固相反应经历四个阶段
扩散
反应
成核
生长
低温固相反应机理
在低热条件下，上述四个步骤都有可能是反应速率的决 定步骤。
高温固相反应中反应速率较快，但低热固相反应中“反 应”阶段也可以成为控制步骤。
固相反应控速步骤的特征：反应体系的XRD衍射图与反 应时间的关系
低热固相化学反应的特有规律
图1，1～5号样品的XRD 分析图
另外，随着水浴温度从40 ℃增加到 50 ℃，其样品的XRD衍射峰的强度明 显增强，但在超过50 ℃后样品的结晶 性随温度的增大不是很明显。
1-5号样品的SEM分析图
由图，样品均呈类球型，1号样品平均直径 为30 nm，存在一定的团聚。相对1 号样 品，2号样品的直径变化不大，分散性变得相对好。 相对2 号样品，3、4号样品的颗粒尺寸相对较为 均匀，直径减小，平均直径在15nm 左右。5 号 样品的平均直径增大，在30 nm 左右。
d、嵌入反应： 具有层状或夹层状结构的固体，层与层之间具有足以让其它原子或分子嵌 入的距离，如石墨、MoS2、TiS2等都可以发生嵌入反应，生成嵌入化合 物。溶液化学中不存在嵌入反应：固体的层状结构只有在固体存在时才拥 有，一旦固体溶解在溶剂中，层状结构不复存在。
合成方法具体介绍
材料： 乙酸锌Zn(CH3COO)2·2H2O与草酸H2C2O4·2H2O 为分析纯，实验 用水 为去离子水。
样品的PL 光谱分析
4号样品的PL 光谱分析
4 号样品的PL 光谱图如图。激发 波长为340 nm，发射光谱为宽 带谱，可认为是峰值分别处于 390，462 和519 nm 谱带的高 斯叠加。处于紫外波段的390 nm 发射是由于自由激子的复合 发光，462 nm 蓝光发射是由于 其固有缺陷( 如O和Zn 间隙) 引 起的发光， 519nm 的发光是由 于单电离氧空位引起。
纳米氧化锌在具体行业中的应用举例
纳米ZnO 在纺织行业中的应用进展： (1)抗菌性能: 纳米氧化锌具有良好的抗菌性，且低毒、环保，将其应用在织
物上可获得良好的抗菌性能。 (2)防紫外线性能: 当粒径小于100 nm 时，其禁带宽度增加到4． 5 eV( 相
当于大部分紫外光的能量) ，使得纳米氧化锌吸收紫外线能力增强，由于 纳米氧化锌具有量子尺寸效应，对特定波长的光吸收带有蓝移现象，对各 种波长光的吸收带有宽化现象，因此纳米氧化锌在较宽的紫外范围内有较 强的屏蔽作用。 (3)超疏水性能: 超疏水是指水滴在接触表面形成的静态接触角大于150°。
无机非金属10-2 孟凡岳 孙鹏 宋海亮
低温固相反应法
合成ZnO纳米晶体
ZnO分子结构
氧化锌 ZnO
俗称锌白。难溶于水，可溶于酸和强碱。 是一种常用化学添加剂，广泛地应用于塑料、 硅酸盐制品、橡胶、涂料、药膏、粘合剂、阻 燃剂等传统行业产品的制作中。 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，现就氧化锌纳米晶体 的合成进行深入探讨。
激子束缚：由库仑互作用互相束缚着的电 子-空穴对
纳米晶体ZnO制备方法
均匀沉淀法 水热御压合成
溶胶凝胶法
低温固相 反应法
微乳法 沉淀法
气相沉积法
1
低温固相反应 法制备ZnO纳 2 米晶体的优点
3
方法简单 成本低 产率高
低温固相反应与新材料的发现
传统固相化学反应合成得到的是热力学稳定的 产物 低温固相反应可能合成介稳中间物或动力学 控制的化合物(在高温时分解或重组成热力学 稳定产物)
b、无化学平衡：对于固相反应，一旦发生即可进行完全，不存在化学 平衡。反应体系吉布斯函数变是反应进行的推动力，当反应体系中有
气态物质参与时，可控制一定条件，使ΔrGm<0一直维持到所有反应
物完全反应。
低热固相化学反应的特有规律
c、拓扑化学控制原理： 溶液中反应主要由反应物的分子结构决定，分子碰撞机会各向均等。 固相反应中，各固体反应物晶格高度有序排列，且移动较困难，只有合适 取向的晶面上的分子足够地靠近，才能提供合适的反应中心，使反应得以 进行。这会提供合成新化合物的独特途径。
用于催化剂和光催化剂： 由于气体通过纳米材料的扩散速度为通过其他材料的上千倍，因此，纳米 颗粒是极好的催化剂。纳米ZnO由于尺寸小、比表面积大、表面的键态与 颗粒内部的不同、表面原子配位不全等，导致表面的活性位置增多，形成 了凸凹不平的原子台阶，加大了反应接触面。纳米催化剂的催化活性和选 择性远远大于其传统催化剂。纳米ZnO是一种很好的光催化剂，在紫外光 的照射下，能分解有机物质，抗菌和除臭。
结论
(1) 以乙酸锌和草酸为原料，采用低温固相反应法制得的ZnO 纳米晶体， 粒径在15 ～ 30 nm，六方晶系纤锌矿结构，形貌为类球形。 (2) 研究了低温固相反应法的基本工艺条件对样品的结构、形貌、表面态的 影响。结果表明，研磨1 h 样品的结晶性和形貌优于研磨时间为0.5 h的样品; 水域温度对样品的结晶性和尺寸有一定的影响，当水浴锅温度为60℃时样品 的结晶性接近最强，晶界清晰且尺寸最小，温度进一步升高时对样品的结晶 性不再有明显的影响且尺寸增大。 (3) 本法制备工艺简单，操作简便，耗能少，无污染，可为下一步合成高发 光效率的掺杂纳米ZnO 提供了有力的实验基础。
固相化学反应种类繁多，按照参加反应的物种数可分为单组分固相反 应和多组分固相反应。已经研究的多组分固相反应即有十五类，低热 固相化学有其独有规律。
a、潜伏期—临界温度：包括固体反应物间的扩散及产物成核过程。受 温度的显著影响，温度越高，扩散越快，产物成核越快，反应的潜伏 期越短；反之，潜伏期就越长。低于成核温度Tn，反应不能发生。
制得的ZnO 为纳米级，最小直径可在15 nm 左右。 相比研磨时间短的样品的形貌，研磨时间长的样 品其粒子均匀性更好。水浴锅中热处理温度也对 样品的形貌有一定的影响。3—5 号样品的晶界更 加清晰，4 号样品的粒径最小，均匀性最好。但水 浴温度超过60 ℃时，样品的粒径反而有所增大， 因此最佳水浴温度为60 ℃。
纳米氧化锌经过处理可以生长在普通玻璃衬底上，形成具有似荷叶状的 结构，达到超疏水性能。 (4)抗静电性能: 吴全文等以乙酸锌、氢氧化钠为原料，采用溶胶-凝胶法合 成了角锥状氧化锌，将氧化锌溶胶通过轧-烘-焙工艺整理到真丝织物上， 整理织物具有优良且耐久的抗静电性能，而对断裂强力和白度的影响不大。 (5)导电纤维材料: 纳米氧化锌是一种具有较大禁带宽度的氧化物半导体， 将其半导体性能应用于织物，即将服装纤维与非常细的金属丝织在一起来 发电，这种布料只要被拉伸、揉皱、甚至被风吹皱就会产生电流。
实验反应过程如下:
Zn(CH3COO)2·2H2O +H2C2O4·2H2O→ZnC2O4·2H2O (1)
ZnC2O4·2H2O→ZnO( 纳米)
(2)
本实验中，通过改变时间及 水浴锅的温度对样品结构和 形貌进行了测试，实验条件
见表1。
实验结果分析
由图1 可见，混合物的研磨时间对生成 的纳米ZnO 的结晶性有较大的影响。
纳米氧化锌是宽带系半导体材料，
ZnO纳米晶体阵列
其带隙能为3.37eV，激子束缚能高达 60meV，显示出近紫外发射，透明导电 性和压电性能，作为一种新型多功能精 细无机材料，在制造高效催化剂、荧光 体、压电陶瓷、太阳能电池，紫外线遮 蔽材料，高效催化剂方面得到广泛应用。
带隙能：导带的最低点和价带的最高 点的能量之差
用于隐身技术—雷达波吸收材料： 雷达波吸收材料(简称吸波材料)系指能有效地吸收入射雷达波并能使其散 射衰减的一种功能材料。纳米ZnO等金属氧化物由于质量轻、厚度薄、颜 色浅、吸波能力强等优点，作为一种有发展前途的新型军用雷达波吸收 剂，已成为吸波材料研究的热点之一。
制备气体传感器及压电材料： 气体传感器及压电材料是利用纳米ZnO随周围气氛中组成气体的改变而电 学性能——电阻发生变化，对气体进行检测和定量测定的。目前已有利用 纳米ZnO的电阻变化制备的气体报警器和湿度计。将纳米ZnO粉体用于瞬 态薄膜传感器的研究表明，纳米ZnO便于喷涂与质量控制，易于极化与转 向，表现出比较理想的电特性和动态特性，适用于瞬态信号的测量。利用 纳米ZnO的压电性能，可制压电音叉、振子表面滤波器新梅，等 . 低温固相反应法合成ZnO 纳米晶体 [2] 高党鸽，陈琛，马建中 . 纳米ZnO 在纺织行业中的应用进展 [3] 王久亮; 刘宽; 秦秀娟; 邵光杰 . 纳米氧化锌的应用研究展望 [4]张荣良; 史爱波; 金云学 . 纳米氧化锌的制备与应用研究 [5]吴全文，邢铁玲，陈国强，等． 氧化锌溶胶制备及对真丝织物的抗静电整理 [6]赵静，邓桦，李海霞． 纳米氧化锌抗紫外和抗菌棉织物 [7]朱一民，韩跃新编著.晶体化学在矿物材料中的应用 [8]南军，于海斌，薛群山，等． 低温固相法制备纳米氧化锌及其在脱硫中的应用 [9]SINGH A K． Synthesis，characterization，electrical and sensing properties of ZnO nanoparticles [10]朱伶俊等 低温固相合成综述
方法： 称取( 1.095 ± 0.001) g 的乙酸锌置于玛瑙研钵中，充分 研磨5 min; 称取( 0． 63 ± 0． 001) g 的草酸与乙酸锌混合，继续 研磨1 h 形成前驱物，将此前驱物置于水浴锅中继续反应2 h，用去离 子水清洗2 次，干燥4 h，置于马弗炉，加热至400 ℃，保温2 h，即 得纳米ZnO。