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纳米ZnO的制备及表征化学化工学院材料化学专业实验报告实验实验名称：纳米ZnO的制备及表征.年级:2015级材料化学日期：2017/09/20姓名：汪钰博学号：222015316210016 同组人:向泽灵一、预习部分1.1 氧化锌的结构氧化锌（ZnO）晶体是纤锌矿结构，属六方晶系，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，四面体的面与正极面C(00001)平行，四面体的顶角正对向负极面(0001)，晶格常数a=342pm, c=519pm,密度为5.6g/cm3，熔点为2070K,室温下的禁带宽度为3.37eV. 如图1-1、图1-2所示：图1-1 ZnO晶体结构在C长隔离技术制备纳米氧化锌粉。
3 氧化锌纳米材料的制备原理不同方法制备的ZnO晶形不同，如：3.1 共沉淀和成核/生长隔离法借助沉淀剂使目标离子从溶液中定量析出是材料制备领域液相法的重要技术。
常规共沉淀制备是将盐溶液与碱溶液直接混合并通过搅拌的方式实现，由于混合不充分，反应界面小、存在浓度梯度、反应速度和扩散速度慢，先沉淀的粒子上形成新沉淀粒子，新旧粒子的同时存在，导致粒子尺寸分布极不均匀。
使合成材料的粒子尺寸和均分散性能受到很大影响，其晶体的尺寸也很难达到纳米量级，极大限制了此类材料的应用；成核/生长隔离制备采用强制微观混合技术，将盐溶液与碱溶液在反应器转子与定子之间的缝隙处迅速充分混合接触，反应后物质迅速脱离反应器，实现粒子的同时成核、同步生长，从而使材料具有粒子尺寸小和分布均匀的特性，粒子的尺寸可以达到10－100nm。
3.2 水热法和微波水热法常规水热法是利用高温高压的水溶液使那些在大气条件下不溶或难溶的物质溶解，或反应生成该物质的溶解产物，通过控制高压釜内溶液的温差使产生对流以形成过饱和状态而析出生长晶体的方法。
水热法制备材料的特点是粒子纯度高、分散性好、晶形好且可控制,生产成本低。
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。
zno纳米棒及化学修饰电极的制备与表征ZnO纳米棒是一种有着广泛应用前景的纳米材料，其独特的形态，高比表面积和优异的光电特性使其在生物医学、催化剂、传感器等领域有很大的应用潜力。
本文将介绍ZnO纳米棒的制备与表征方法。
ZnO纳米棒的制备方法主要有物理法、化学法及其复合法。
其中化学法是制备ZnO纳米棒最常用的方法，常见的化学方法包括水热法、溶胶-凝胶法、共沉淀法等。
这些方法可以通过调节反应条件，如反应温度、反应时间、反应体系等，控制ZnO纳米棒的尺寸、形态、晶体结构等性质，进而满足不同的应用需求。
在ZnO纳米棒的修饰方法中，化学修饰是最常用的方法，其主要包括静电吸附法、共价键结合法、配位修饰法和共振能量转移修饰法等。
这些方法可以使ZnO纳米棒表面具有不同的化学性质和生物活性，拓展了其在生物医学、环境监测等领域的应用。
同时，表征ZnO纳米棒和化学修饰电极的方法也十分重要。
在ZnO纳米棒的表征方法中，传统的方法包括透射电镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）等。
这些方法可以确定纳米棒的形貌、尺寸和晶体结构等。
另外，傅里叶变换红外光谱（FTIR）和紫外-可见吸收光谱（UV-Vis）可以用于分析ZnO纳米棒的表面化学基团和光电特性等。
在化学修饰电极的表征方法中，电化学分析技术是最常用的方法。
通过循环伏安法、交流阻抗法、恒电位法等技术，可以分析电极的电化学性能，比如电化学交换电容、电导率和表面反应速率等。
这些方法可以用于测试电极对特定分子或离子的选择性和灵敏度等。
综上，ZnO纳米棒及其化学修饰电极的制备与表征方法特别复杂，需要掌握一定的化学和仪器分析知识。
由于ZnO纳米棒在能源、环境和健康等领域具有重要的应用价值，这些方法对应用研究具有重要意义，并可以为其他相关纳米材料的制备和表征提供参考。
目录中文摘要 (I)Abstract (III)第一章绪论 (1)1.1 纳米材料的概念及其特性 (1)1.2 ZnO结构的特点与性质 (4)1.3 ZnO纳米结构的典型形貌 (8)1.4ZnO纳米材料的制备及研究概况 (13)1.5 ZnO纳米材料的性能及应用 (15)1.6 选题依据和研究内容 (16)第二章实验设备与测试表征方法 (19)2.1实验设备介绍 (19)2.2实验中所需要的主要材料和试剂 (21)2.3衬底的处理 (21)2.4样品的测试与表征 (21)第三章四角状ZnO纳米结构的制备及机理研究 (25)3.1四角状ZnO纳米结构的制备 (25)3.2四角状ZnO纳米结构的表征 (26)3.3 四角状ZnO纳米结构的生长机理 (30)i3.4本章小结 (32)第四章多角状ZnO纳米晶须的制备及机理研究 (33)4.1多角状ZnO纳米晶须的制备 (33)4.2多角状ZnO纳米晶须的表征 (34)4.3多角状ZnO纳米晶须的生长机理 (39)4.4本章小结 (42)第五章花束状ZnO纳米棒的制备及机理研究 (43)5.1花束状ZnO纳米棒的制备 (43)5.2花束状ZnO纳米棒的表征 (43)5.3花束状ZnO纳米棒的生长机理 (48)5.4 本章小结 (50)第六章全文总结及对今后研究工作的建议 (51)参考文献 (53)硕士期间发表的论文 (59)致谢 (61)iiZnO纳米材料的制备、表征及性能研究中文摘要近年来，由于宽禁带半导体材料在短波长发光器件、光探测器和大功率电子器件方面的广阔应用前景而备受关注，发展十分迅速,成为研究的热点。
ZnO是一种非常重要的多功能n型II–VI直接宽禁带化合物半导体材料。
室温下，其禁带宽度为3.37 eV，而且具有很大的激子束缚能和很好的热稳定性。
ZnO作为一种应用广泛的半导体，其独特的铁电、热电、催化和光催化特性以及在太阳能电池、气敏传感器、紫外光电二极管、透明电极及光电器件方面的重要应用，使其成为各国研究的热点。
ZnO纳米粒子的制备及表征摘要本文首先介绍了现有的纳米ZnO的制备方法，由于液相沉淀-热分解法具有设备简单，反应条件易于控制，制备粒子的粒径小的优点，所以确定使用该方法来制备纳米ZnO。
为了确定纳米ZnO的最佳制备条件，针对反应时间、反应温度、Zn2+浓度、物料配比和前驱体的焙烧温度进行了平行对照实验，测试制得的纳米粒子的粒径确定了反应时间为 1.5h、反应温度为80℃、Zn2+浓度为1.2mol/L、n Na：n Zn为2:1、前驱体焙烧温度为350℃时制得的ZnO粒径最小。
在最优条件下制得了平均粒径在50-70nm的纳米ZnO。
使用了XRD、SEM、红外分光光度计分析和热重仪对制得的ZnO进行了表征。
以甲基橙溶液作为降解对象的验证纳米ZnO的光催化性能，甲基橙初始浓度为10mg/L,纳米ZnO投放量为200mg，前驱体焙烧温度为300℃得到的纳米ZnO光催化效果最佳，pH对纳米ZnO的光催化效果物明显影响。
关键词纳米ZnO；热分解法；合成；光催化The Preparation of Nanometer ZnO andCharacterizationAbstractIn the first part,this paper introduces some preparation methods of nanometer ZnO,such as direct precipitation method,sluggish precipitation,Hydrothermal synthesis,method of sol-gel,thermal decomposition,pulsed laser deposition,mol- ecular beam epitaxy,pulverization decomposition process method. We decided to use the thermal decomposition method in preparation of nanometer ZnO,due to this method has simple equipment,easy operation and smaller pore diameter nanometer ZnO was preparation. In order to determine the best preparation condition of nanometer ZnO,We prepared some nanometer ZnO in different rea- ction time,reaction temperature,throma of Zn2+,material blending ration and sint- ering temperature of precursor. Recur to particle size measurement ,the best con- dition of preparation for nanometer ZnO.When reaction time is 1.5 hour,reaction temperature is 80 ℃,throma of Zn2+ is 1.2mol/L, n Na：n Zn is 2:1 and sintering temperature of precursor is 300℃,diameter of nanometer ZnO is minimal.Nano- meter ZnO that average grain size is 50-70 nm was prepared in the best Conditions.The nanometer ZnO was characterized by X ray diffdraction(XRD), Scanning electron microscopy(SEM),infrared spectrometer(FTIR) and thermal gravimetric analyzer.The room temperature of the ZnO powders was examined and its activiyt of Photocatalytic descomposition of methyl orange was described.The decolorizea- tion efficiency of methly orange was studied,while the effects of the pH,dosage of nanometer ZnO,throma of methyl orange and sintering temperature of precur- sor.The photocatalytic effect of nanometer ZnO powders is best when throma of methyl is 10mg/L,quantity allotted of nanometer ZnO is 200 mg and sintering t-emperature of precursor is 300℃.The pH has no discernible effect on photocata- lytic.Key words: Nanometer ZnO; Thermal decomposition;Chemical compound;Photocatalysis目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (6)1.1 课题背景 (6)1.2 纳米ZnO研究进展 (6)1.3 纳米ZnO的结构及基本性能参数 (8)1.3.1 表面效应 (9)1.3.2 小尺寸效应 (10)1.3.3 量子尺寸效应 (10)1.4 纳米ZnO的应用 (10)1.4.1 抗紫外线 (11)1.4.2 催化降解 (11)1.4.3 导电性能 (11)1.4.4 气敏性能 (11)1.4.5 光电性能 (11)1.4.6 发光性能 (11)1.5 课题研究的主要内容 (12)第2章纳米ZnO制备方案及实验体系的确定 (13)2.1 纳米ZnO制备方法介绍 (13)2.1.1 化学方法 (13)2.1.2 物理方法 (17)2.2 纳米ZnO制备方法的确定 (17)2.3 本章小结 (18)第3章纳米ZnO的制备及表征 (19)3.1 纳米ZnO的制备 (19)3.1.1 药品与仪器 (19)3.1.2 实验步骤 (19)3.2 纳米ZnO的表征 (21)3.2.1 X射线衍射（XRD） (22)3.2.2 扫描电子显微镜（SEM） (24)3.2.3 红外分光光度计分析（FT-IR） (26)3.2.4 热重分析 (29)3.3 纳米ZnO粒径的影响因素 (30)3.3.1 搅拌方式的影响 (30)3.3.2 反应时间的影响 (30)3.3.3 反应温度的影响 (30)3.3.4 Zn2+浓度的影响 (31)3.3.5 反应物配比的影响 (32)3.3.6 前驱体焙烧温度的影响 (33)3.4 本章小结 (33)第4章光催化性能及其影响因素的研究 (34)4.1 光催化实验 (34)4.1.1 药品与仪器 (34)4.1.2 光催化机理 (34)4.1.3 光催化实验对象的选取 (35)4.1.4 绘制甲基橙标准曲线 (35)4.1.5 光催化实验 (36)4.2 结果与讨论 (37)4.2.1 甲基橙起始浓度的影响 (37)4.2.2 ZnO投加量的影响 (37)4.2.3 pH值的影响 (38)4.2.4 不同焙烧温度的影响 (39)4.3 本章小结 (40)结论 (41)致谢 (42)参考文献 (43)附录A (44)附录B (53)第1章绪论1.1课题背景纳米技术是20 世纪80 年代末、90 年代初逐步发展起来的前沿性、交叉性的新兴学科，它是在纳米尺度（1~100 nm 之间）上研究物质（包括原子、分子）的特性和相互作用，以及利用这些特性的多学科交叉的科学和技术。
纳米氧化锌的合成及性能表征【文献综述】文献综述纳米氧化锌的合成及性能表征一、前言部分纳米半导体材料是一种自然界不存在的人工设计制造的（通过能带工程实施）新型半导体材料，它具有与体材料截然不同的性质。
随着材料维度的降低和结构特征尺寸的减小(≤100nm)，量子尺寸效应、量子干涉效应、量子隧穿效应、库仑阻塞效应以及多体关联和非线性光学效应都会表现得越来越明显，这将从更深的层次揭示出纳米半导体材料所特有的新现象、新效应。
MBE，MOCVD 技术，超微细离子束注入加工和电子束光刻技术等的发展为实现纳米半导体材料的生长、制备以及纳米器件(共振隧穿器件、量子干涉晶体管、量子线场效应晶体管、单电子晶体管和单电子存储器以及量子点激光器、微腔激光器等) 的研制创造了条件。
这类纳米器件以其固有的超高速（10-12~10-13）、超高频（>1000GHZ）、高集成度（>1010元器件/cm2）、高效低功耗和极低阈值电流密度（亚微安）、极高量子效率、高的调制速度与极窄带宽以及高特征温度等特点在未来的纳米电子学、光子学和光电集成以及ULSI 等方面有着极其重要应用前景，极有可能触发新的技术革命，成为21世纪信息技术的支柱。
纳米氧化锌是一种新型高功能精细无机材料，其粒径介于1~100nm之间，又称超氧化锌。
由于颗粒尺寸的细微化，使得纳米氧化锌产生了其本体块状材料所不具备的表面效应、小尺寸效应、量子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,敏感等方面具有一些特殊的性能，主要用来制造气体传感器、荧光体、紫外线屏蔽材料、变阻器、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。
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。
ZnO纳米复合材料的制备、表征及其光催化性能的研究开题报告一、课题背景随着环境污染问题的日益突出，探索高效、环保的污染治理手段成为迫在眉睫的任务。
光催化技术由于具有高效、无二次污染等优点，被广泛应用于水处理、空气净化和有机污染物的降解等领域，成为一种重要的环境治理技术。
作为一种重要的光催化材料，ZnO因其光催化性能优异、低成本等特点得到了广泛关注。
目前，制备ZnO纳米结构已经成为探索ZnO光催化性能的热点研究方向之一。
同时，通过将ZnO与其他物质复合，可以进一步提高其光催化性能，因此开展ZnO纳米复合材料的研究对于提高光催化技术的效率和应用范围具有重要意义。
二、研究内容和目标本课题将采用常规化学合成法制备ZnO纳米复合材料，并对其进行表征。
同时，通过考察ZnO复合材料的光催化性能，探究不同复合材料对ZnO光催化性能的影响，以期为开发高效、稳定的光催化材料提供理论依据。
具体任务包括：1. 合成适宜的ZnO复合材料。
将ZnO与具有改善或增强其光催化性能的适宜物质进行复合，如碳材料、MnO2等，以提高其催化效率和稳定性。
2. 对制备的ZnO纳米复合材料进行结构、形貌和光学性质等的表征。
采用XRD、SEM、TEM等技术对复合材料的结构和形貌进行分析，使用UV-Vis分光光度计研究其光学性质。
3. 考察ZnO纳米复合材料的光催化性能。
对纳米复合材料进行光催化降解有机染料如罗丹明B等实验，研究复合材料在光照下催化降解上述污染物的催化性能及稳定性。
三、研究意义本课题旨在通过制备ZnO纳米复合材料，探究不同复合材料对ZnO 光催化性能的影响，为光催化应用提供一定的理论和实验基础。
同时，该项研究有望为ZnO纳米复合材料的应用提供一种新思路，进一步推动光催化技术的发展和应用。
zno纳米粒子的制备及表征ZnO纳米粒子是一种重要的功能材料，其制备和表征在材料科学和纳米技术研究中具有重要的意义。
本文将介绍ZnO纳米粒子的制备方法和表征技术。
一、ZnO纳米粒子制备方法1. 溶液法溶液法是制备ZnO纳米粒子的常用方法之一。
这种方法需要将金属Zn或Zn碎块加入酸性或碱性溶液中，然后加入氧化剂，如NaOH，NH4OH和H2O2等，使其氧化形成ZnO纳米粒子。
其中，NaOH和NH4OH是碱性氧化剂，而H2O2是氧化性氧化剂。
不同的氧化剂会影响ZnO纳米粒子的形貌和大小。
2. 水热法水热法是一种简单有效制备ZnO纳米粒子的方法。
该方法将Zn盐与氢氧化物或碱性溶液混合，在高温高压的条件下反应，形成纳米粒子。
通常情况下，水热法制备的ZnO纳米粒子具有较高的结晶性和较好的晶型控制。
3. 氧化镀膜法氧化镀膜法是一种将Zn薄膜表面进行氧化反应的方法，可以制备出更为均匀和纯净的ZnO纳米粒子。
在氧化镀膜过程中，通过调节反应条件，例如反应温度、时间和氧气流量等，可以精确控制纳米粒子的大小和形貌。
4. 其他方法除了上述方法外，还有一些其他的制备方法，如化学还原法、气氛氧化法、放电火花法等。
这些方法具有各自的优缺点，可以根据具体需求进行选择。
二、ZnO纳米粒子表征技术1. X射线衍射 X射线衍射是一种常见的用于表征ZnO 纳米粒子晶体结构的技术。
该技术通过测量样品的X射线衍射谱，可以确定ZnO纳米粒子的晶体结构、晶粒大小和晶体品质等信息。
2. 透射电镜透射电镜是一种用于表征ZnO纳米粒子形貌和尺寸的技术。
透射电镜可以通过高清晰度的图像直接观察纳米粒子的形态和尺寸分布。
3. 紫外可见吸收光谱紫外可见吸收光谱是一种测量ZnO纳米粒子带隙能量的技术。
这种技术可以通过分析样品的吸收谱来确定纳米粒子的带隙能量，从而了解其光电性能。
4. 红外光谱红外光谱是一种可以测量ZnO纳米粒子表面官能团的技术。
通过分析样品的红外光谱，可以确定纳米粒子表面化学官能团的成分和数量，为其在化学反应和生物学应用中的应用提供支持。
