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纳米氧化锌表面包覆改性及其表征摘要纳米氧化锌（nZnO）是一种具有优异的光学性能的纳米材料，可以用于多种应用。
本文介绍了纳米氧化锌表面包覆改性的原理和方法，并介绍了包覆改性后的表征方法。
结果表明，纳米氧化锌表面包覆改性可以改变表面性质，增强其稳定性，提高其光学性能。
关键词：纳米氧化锌；表面包覆改性；表征1、纳米氧化锌纳米氧化锌（nZnO）是一种具有优异的光学性能的纳米材料，可以用于多种应用。
纳米氧化锌具有良好的热稳定性，可在室温下稳定存在，具有良好的耐腐蚀性，可以在高温、酸性和碱性环境中稳定存在，还具有良好的电学性能，可以用于高效光电器件。
2、纳米氧化锌表面包覆改性纳米氧化锌表面包覆改性是指在纳米氧化锌表面覆盖一层包覆材料，以改善其表面性质，增强其稳定性，提高其光学性能。
常用的包覆材料有聚氨酯（PU）、聚乙烯（PE）、聚乙烯醇（PVA）等，其中聚氨酯是最常用的包覆材料。
聚氨酯的表面包覆改性方法主要有两种：一种是通过溶剂涂覆的方法，即将聚氨酯溶于溶剂中，然后将溶解的聚氨酯涂覆在纳米氧化锌表面上；另一种是通过气相涂覆的方法，即将聚氨酯溶于有机溶剂中，然后将溶解的聚氨酯溶剂挥发，将聚氨酯涂覆在纳米氧化锌表面上。
3、表征表征是指通过测试和分析来检测改性后的纳米氧化锌的性能。
常用的表征方法有X射线衍射（XRD）、热重分析（TGA）、扫描电镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、拉曼光谱（Raman）等。
X射线衍射是用来表征改性后的纳米氧化锌的晶体结构，可以测量改性后的纳米氧化锌的晶粒大小和晶体结构，以及晶体结构的变化。
热重分析（TGA）可以测量改性后的纳米氧化锌的热稳定性，可以测量改性后的纳米氧化锌的热解温度和热重变化率。
扫描电镜（SEM）可以用来表征改性后的纳米氧化锌的表面形貌，可以测量改性后的纳米氧化锌的表面粗糙度和表面形貌。
透射电子显微镜（TEM）可以用来表征改性后的纳米氧化锌的尺寸和形貌，可以测量改性后的纳米氧化锌的粒径和形貌。
纳米氧化锌的抗菌性及其抗菌机理讨论摘要:本文介绍了纳米ZnO相对于普通ZnO所具有的一些特殊性能,并重点介绍了纳米ZnO在抗菌方面的性能及其抗菌机制,相信随着研究的不断深入与问题的解决,纳米氧化锌将在更多细菌的抑制或更广阔的领域得到广泛的利用。
关键词:纳米氧化锌抗菌性能抗菌机制纳米ZnO是一种宽禁带Ⅱ～Ⅵ化合物半导体材料,是一种新型高功能精细无机材料,粒径在1～100 nm之间,具有规整的六角形纤锌矿结构,本身为白色,稳定性好,高温下不变色,不分解。
并且因其特有的表面效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应等,使得纳米ZnO在磁、光、电、敏感等方面具有一般ZnO晶体无法比拟的特殊性能和新用途,在中性环境中无需光照即表现出显著的抗菌性,由于ZnO原料来源丰富,价格低廉,同时锌还是一种人体所必需的矿物元素,纳米ZnO已成为无机抗菌剂研究的热点之一。
1 纳米氧化锌的抗菌性能段月琴等[1]在单一纳米技术的基础上,将用直接沉淀法制备的纳米ZnO和用其他方法制备的银系抗菌剂等其他材料用不同方法组合后,均匀涂到普通面料上,与普通面料相比,经过纳米复合技术处理的面料对金黄色葡萄球菌、致病性大肠杆菌具有一定的抑制效果。
周希萌等[2]采用菌落计数法及纸片扩散法对甲、乙、丙、丁4种纳米ZnO晶须、ZnO复合抗菌材料进行抗菌性能比较。
表明4种纳米ZnO晶须复合抗菌材料都具有良好的抗菌性能,并且有一定的抗菌效果,而丙药物的抑菌效果最好,100 ppm丙药物对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、巨大芽胞杆菌、枯草杆菌、四联球菌基本达到了100%的抑制效果,并且在体外对病菌也有一定的抑制效果,并随作用时间延长抑制效果也增强。
王春阳等[3]将配置好的不同浓度的纳米ZnO抗菌溶液分别在荧光照射、日光照射和无光照射条件下进行杀菌实验,结果表明,在不同光照射下条件下,纳米ZnO均有较强的抗菌性能,在阳光照射下效果更好,且浓度越高,抗菌性越强。
另外国内外许多报道称经紫外线照射后,水溶液中的ZnO光催化剂可以产生羟自由基、过氧化氢和超氧化物等物质,这使得ZnO纳米粒子在一些有机物的降解以及对突变的细胞（如肿瘤细胞)产生细胞毒性等方面有潜在的应用。
ZnO及其纳米结构的性质与应用本文将综述ZnO及其纳米结构的性质与应用等方面的内容。
1.ZnO的形貌与晶体结构按形貌来分，有单晶ZnO，薄膜ZnO、纳米结构ZnO，纳米结构又分为纳米点、纳米颗粒、纳米线、纳米棒（纳米柱）、纳米管、纳米花、纳米片（纳米带）、纳米弹簧、纳米环、纳米梳、纳米钉（纳米针）、纳米笼、纳米四足体、塔状纳米结构、盘状纳米结构、星状纳米结构、支状纳米结构、中空纳米微球、纳米阵列等。
按晶体结构来分，ZnO又有六方对称铅锌矿结构、四方岩盐矿结构和闪锌矿结构，其中六方对称铅锌矿结构为稳定相结构。
在不同的环境下制备出的ZnO的结构与形貌都不尽相同，而不同的结构与形貌又表现出不同的性质，有不同的应用。
2.ZnO的性质及应用纳米氧化锌材料具有诸多优良的性质，总的来说，可分为三个方面，一是作为半导体材料所具有的性质，二是作为纳米材料而具有的性质，三是其自身独有的性质。
2.1作为半导体材料的ZnO在半导体产业中，一般将Si、Ge称为第一代半导体材料；将GaAs(砷化镓) 、InP(磷化铟) 、GaP(磷化镓)等称为第二代半导体材料；而将宽禁带( Eg >2. 3eV) 的SiC(碳化硅) 、GaN(氮化镓)和金刚石等称为第三代半导体材料。
[1]通常状态下，ZnO是直接宽带隙n型半导体材料，室温下的禁带宽度是3.3eV，是第三代半导体材料中的典型代表。
因而其具有第三代半导体材料所具有的诸多优良性质，比如发光特性、光电特性、电学性质、压阻特性、铁磁性质等。
2.1.1发光特性在半导体中，处于激发态的电子可以向较低的能级跃迁，以光辐射的形式释放出能量，这就是半导体的发光现象。
[2]LED产业中比较有代表性的半导体材料是GaN、SiC、ZnO和金刚石，虽然GaN 与SiC的工艺已经比较成熟，但SiC发光效率低，而ZnO在某些方面具有比GaN更优越的性能，如：熔点、激子束缚能和激子增益更高、外延生长温度低、成本低、易刻蚀而使后继工艺加工更方便等。
化学之光氧化锌的光催化性质化学之光：氧化锌的光催化性质引言光催化是一种重要的催化过程，在化学、环境和能源领域都具有广泛的应用前景。
氧化锌是一种常见的光催化材料，具有独特的光催化性质，被广泛研究和应用。
本文将就氧化锌的光催化性质进行探讨，旨在深入了解其在环境净化、光电器件和能源转化等方面的潜在应用。
一、氧化锌的基本性质和结构氧化锌（ZnO）是一种具有广泛用途的化合物，它是一种白色固体，具有光电、磁电和压电性质。
ZnO晶体结构为六方紧密堆积，晶格常数较小，催化活性高。
此外，氧化锌可通过不同的合成方法制备出不同形貌的纳米结构，如纳米线、纳米颗粒和纳米片等。
二、氧化锌的光催化机制氧化锌作为一种光催化剂，其光催化机制主要涉及以下几个方面:1. 光生载流子的产生当氧化锌吸收光能时，电子从价带跃迁到导带，形成光生载流子。
光生载流子在氧化锌表面活化了催化反应，是光催化反应的关键步骤。
2. 氧化锌的带隙结构氧化锌的带隙宽度约为3.37 eV，属于宽带隙半导体材料。
带隙宽度决定了其能够吸收的光谱范围，从紫外到可见光，在光催化反应过程中能够有效利用太阳光能。
3. 氧化锌表面的活性位点氧化锌表面具有丰富的活性位点，如氧空位、锌空位和亚表面氧等。
这些活性位点吸附和激活反应物，提高了光催化反应的速率和效率。
三、氧化锌的光催化应用1. 环境净化氧化锌的光催化性质可以被用于空气和水的净化。
以空气净化为例，氧化锌可以将有害气体如一氧化氮、二氧化硫等转化为无害物质。
通过调节氧化锌的形貌和控制光照条件，可以提高空气净化的效果。
2. 光电器件氧化锌的光催化性质使其成为制备光电器件的理想材料。
例如，氧化锌纳米线可以用于制备染料敏化太阳能电池，其高光催化活性和导电性能使得光电转化效率显著提高。
3. 能源转化氧化锌的光催化特性可应用于能源转化领域，例如水分解制氢和二氧化碳还原制备可燃气体等。
这种基于氧化锌的光催化方法为可持续能源发展提供了新途径。
混凝土中添加纳米氧化锌的应用效果引言混凝土是现代建筑中最常用的建筑材料之一。
它具有强度高、耐久性强、抗压性好、防火性能好等优点。
然而，传统混凝土也有其缺点，例如易开裂、易渗漏、易受气候条件影响等。
为了提高混凝土的性能，人们开始研究添加各种材料来增强混凝土的性能。
其中，纳米氧化锌是一种新型的添加剂，被广泛应用于混凝土中。
本文将介绍添加纳米氧化锌对混凝土性能的影响。
纳米氧化锌的特性纳米氧化锌是一种纳米级别的粉末状材料。
它具有以下特性：1. 高比表面积：纳米氧化锌的比表面积很大，可以与混凝土中的水、水泥等物质充分接触，从而提高混凝土的强度和耐久性。
2. 高反应性：纳米氧化锌的粒子很小，能够快速反应，并与水泥中的钙离子结合，形成新的化合物，从而提高混凝土的强度和硬度。
3. 抗紫外线能力：纳米氧化锌能够吸收紫外线，从而减少混凝土的老化和褪色。
4. 抗菌性：纳米氧化锌具有良好的抗菌性能，可以减少混凝土中的微生物生长，从而延长混凝土的使用寿命。
添加纳米氧化锌对混凝土性能的影响1. 强度添加纳米氧化锌可以提高混凝土的强度。
研究表明，添加0.5%的纳米氧化锌可以使混凝土的强度提高10%左右。
这是因为纳米氧化锌能够与水泥中的钙离子结合，从而形成新的化合物，增加混凝土的硬度和强度。
2. 耐久性添加纳米氧化锌可以提高混凝土的耐久性。
研究表明，添加纳米氧化锌可以减少混凝土的渗漏和开裂，从而延长混凝土的使用寿命。
这是因为纳米氧化锌能够与混凝土中的水、水泥等物质充分接触，从而提高混凝土的密实性和耐久性。
3. 抗老化性添加纳米氧化锌可以提高混凝土的抗老化性。
研究表明，纳米氧化锌能够吸收紫外线，从而减少混凝土的老化和褪色。
同时，纳米氧化锌还能够减少混凝土中的微生物生长，从而延长混凝土的使用寿命。
4. 抗菌性添加纳米氧化锌可以提高混凝土的抗菌性。
研究表明，纳米氧化锌具有良好的抗菌性能，可以减少混凝土中的微生物生长，从而减少混凝土的腐蚀和损坏。
本科生毕业论文(设计)题目：Si衬底上制备六角ZnO纳米线结构2012年5月目录摘要 (1)关键词 (1)Abstract (1)Keyword (1)前言 (2)1 纳米ZnO及其结构 (3)1.1纳米及纳米技术 (3)1.2 ZnO的基本性质 (3)1.3纳米ZnO的性质及其应用 (4)2.ZnO纳米材料的制备及其表征方法......................... 错误！未定义书签。
2.1 ZnO纳米结构的制备方法.............................. 错误！未定义书签。
2.2 ZnO纳米结构的表征方法.............................. 错误！未定义书签。
3.在Si衬底上制备六角ZnO纳米线结构...................... 错误！未定义书签。
3.1 ZnO纳米棒的制备过程................................ 错误！未定义书签。
3.1.1硅衬底的预处理.................................. 错误！未定义书签。
3.1.2利用磁控溅射设备溅射ZnO籽晶层.................. 错误！未定义书签。
3.1.3 溶液配置........................................ 错误！未定义书签。
3.1.4 生长ZnO纳米棒.................................. 错误！未定义书签。
4.ZnO纳米线结构的分析与讨论............................. 错误！未定义书签。
5.结论与总结............................................. 错误！未定义书签。
参考文献................................................. 错误！未定义书签。
纳米氧化锌产品介绍纳米氧化锌(nm—ZnO)是一种新型的功能纳米材料。
因为它具有小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应的机理，其物理和化学性能如光、电、声、磁、热及耐蚀等特性得到显著改善。
主要表现为屏蔽紫外线、抗菌防霉、静电屏蔽、非线性光传导、特异催化和光催化等。
可应用于橡胶、陶瓷、塑料、纺织品、化妆品、医药、饲料、建材、涂料、造纸、电子、影像、印刷、通信、环保、军工等各行业产品。
我公司生产的金鹿牌牌纳米氧化锌无毒无味、无刺激性，平均粒径14.6nm，重金属杂质总含量0.0026%，最低抑菌浓度MIC值25mg/L，紫外线屏蔽率80~100%，质量指标和功能指标均处于国内领先地位。
应用于橡胶制品，硫化速度快，反应温域宽，硫化锌转化率高，用量仅为普通氧化锌的10—30%。
而且大幅度的增加橡胶制品的光洁度、机械强度、抗裂、抗老化、耐磨、耐温、防霉、防磁、防油等优良性能。
应用于抗菌产品的开发，具有锌离子、原子氧和光催化三重抗菌功能，具有灭杀细菌、病毒的广谱性，并且由于其海绵状多孔微结构而具有缓释长效性。
建议使用含量0.3—2%。
应用于屏蔽紫外线产品的开发，具有人体防晒和产品抗老化不易变脆变色的功能。
建议使用量：原材料配方工艺掺量0.5—1%；产品面层履膜工艺的纳米ZnO膜厚0.1—0.2mm。
用于畜禽饲养业，作为饲料添加剂为畜禽补锌、增加肉料比，建议添加0.03%；作为医治畜禽腹泻、鸡鸭瘟病，建议按其日粮量的0.3%掺混服食。
我公司纳米氧化锌品种规格及包装：(不包括复合制品)纳米氧化锌防晒添加剂产品简介纳米氧化锌是一种新型功能精细无机产品，无毒、无味、无刺激性，具有优良的紫外线屏蔽和抗菌功能。
纳米氧化锌同纳米二氧化钛一样，已成为美国目前最常用的高档防晒剂。
随着平均粒径20nm以下纳米氧化锌规模化投产，其优异的性能和卓越的性价比，使纳米氧化锌逐渐成为化妆品、纺织品、塑料制品等许多领域中抗紫外线功能的首选材料。
氧化锌纳米结构的压电性能研究作者：张跃林沛闫小琴，等来源：《新材料产业》 2014年第10期文/ 张跃林沛闫小琴廖庆亮丁一北京科技大学一、氧化锌（ZnO）半导体材料作为典型的第3代半导体材料，半导体氧化锌（Z n O）激子结合热能高达60m e V，远大于室温下的热能（26meV）。
这样，ZnO可以通过激子－激子散射的方式实现受激发射，这种模式比半导体中通常采用的电子－空穴等离子体的受激发射模式的阈值低2个量级以上。
因此与Ⅲ族氮化物相比，Z nO其在固态照明、短波长半导体激光和紫外光电探测等领域有明显的优势，已经成为目前半导体研究领域中的热点。
然而，目前这些研究主要集中在Z n O的光学性能方面，其压电性能往往受到人们的忽视。
常见的Z n O结构中，锌（Z n）与氧（O）之间通过s p3杂化形成4个等价原子轨道，形成4面体配位构型，使得ZnO具有压电特性。
当电中性的4面体结构受外力作用时，正负电荷中心偏移，产生电极化现象，沿着应力方向产生符号相反的电荷富集现象，形成压电电势，当外力撤出后，晶体又恢复到电中性的状态。
此外，Z n O的压电效应也是所有4面体构型的半导体中最为显著的，与Ⅱ-Ⅵ族其他纤锌矿结构的化合物如硫化锌（ZnS）、硒化镉（C d S e）相比，Z n O的压电张量系数至少是它们的2倍。
2006年，美国佐治亚理工学院的王中林教授利用Zn O的压电效应制成了世界上最小的纳米发电机，为解决纳器件系统的供电问题提供了新的思路。
利用Z n O力电耦合的性能构建的传感器，可以测到1个n N的力。
因此，Z n O在机-电耦合体系如微机电系统、纳机电系统、传感、信号处理以及通讯等方面具有广阔的应用前景。
虽然距离氧化锌的器件应用还有相当一段漫长的道路，但氧化锌材料在微纳能源收集和探测器件上的优势已经逐渐凸显出来。
二、纳米压电发电机在全球变暖和能源危机日益严峻的形势下，对于绿色可再生能源的探索成为维持人类文明可持续发展最为紧迫的挑战之一。
氧化锌纳米材料的制备、性能、表征及应用综述杨波（专业：无机非金属材料工程班级：化材1101 学号201144049）摘要：纳米材料以其独特的结构与性能受到世人广泛的关注；本文简要介绍了纳米氧化锌材料的最新制备方法、分析表征方法、主要性质、应用、生物毒性、未来研究方向及展望。
关键词：纳米材料；氧化锌；制备；生物毒性；研究方向1、前言纳米Zn0 是一种新型高功能精细无机产品，与普通ZnO 相比，因其特有的表面效应、体积效应、量子效应和介电限域效应等，在催化、光学、磁性和力学等方面展现出许多特异功能，特别是它的防紫外辐射及其在紫外区对有机物的催化降解作用，使其在陶瓷、化工、电子、光学、生物、医药等很多领域具有重要的应用ZnO 有纳米管、纳米棒、纳米丝和纳米同轴电缆、纳米带、纳米环、纳米笼、纳米螺旋及其超晶格结构等多种纳米形态，是纳米材料家族中结构最多样的成员之一。
本文主要评述了近年来氧化锌纳米材料制备的一些新方法，比较了各种方法的优缺点；介绍了氧化锌纳米材料的性质及其可能的应用领域，并对氧化锌纳米材料的发展前景进行了展望。
2、氧化锌纳米材料制备的新方法对纳米材料的研究首先是侧重于制备方法的研究，随着研究的不断深入，近年来,人们已开发了一系列制备氧化锌纳米材料的新方法,如微波法、静电纺丝法、离子液体法、脉冲激光烧蚀沉积法、频磁控溅射法、等，下面将对其一一介绍。
2.1、静电纺丝法静电纺丝是一种制备纳米纤维的技术, 这种方法可以十分经济地制得直径为纳米级的连续不断的纤维。
近年来，由于对纳米科技研究的迅速升温，静电纺丝这种可大规模制备纳米尺寸纤维的纺丝技术激起了人们的广泛兴趣。
典型的静电纺丝装置见图1，装置一般由三个部分组成：高压直流或交流电源、电纺丝喷嘴、接收电极。
聚合物溶液或熔体与高压电源通过导线相连, 接收板接地，当高压电施加于聚合物溶液或熔体时，位于针头顶端的液滴表面强电场作用下，将带有大量的诱导电荷，液滴在其表面电荷的排斥力和外部电场的库仑作用力下，变形成泰勒锥状，当电场强度达到某一临界值时，静电力将克服溶液的表面张力，液体流将从泰勒锥顶端喷射而出，在射流运动一段距离后，裂分为许多小的聚合物流。
第37卷第4期人 工 晶 体 学 报 V o.l 37 N o .4 2008年8月 J OURNA L OF SYNTHET I C CRY STAL S A ugust ,2008水热合成法制备纳米氧化锌粉王艳香,孙 健,范学运,余 熙(景德镇陶瓷学院,景德镇333001)摘要:采用水热法合成了氧化锌纳米棒,研究了不同合成条件对Zn O 纳米晶的影响。
采用碱式碳酸锌作为前驱体,水为水热介质,可获得氧化锌纳米棒,水热时间的延长和水热温度的提高都使氧化锌纳米棒的长径比减小,其紫外发射光和近红外发射强度增大。
当在体系中加入聚乙二醇时,可获得片状氧化锌结晶。
当以0.5m o l/L 的碳酸钠水溶液为水热介质,可得到长径比超过20,直径为500n m 左右分散均匀的纳米氧化锌棒。
以氢氧化锌为前驱体,也能得到氧化锌纳米棒,其长径比为15左右。
关键词:水热合成;氧化锌;纳米棒中图分类号:O 753 文献标识码:A 文章编号:1000-985X (2008)04-0866-06H ydrotherm al Synthesis of N ano m eter Z i nc Oxi deWANG Yan-x iang,SUN J i a n,FAN X ue -yun,YU X i(Ji ngdez hen C era m i c I n stitute ,J i ngdez h en 333001,Ch i na)(R eceive d 8October 2007,acce p te d 14February 2008)Abst ract :Zinc ox ide nanorods w ere prepared by using hydro t h er m a l synthesis m ethod .The effect o fsynthesis cond itions on t h e properties o f nano m eter ZnO w as studied .ZnO nanorods were obta i n ed w henusi n g Zn 4CO 3(OH )6#H 2O and H 2O as precursor and hydrother m alm edia .Leng th -dia m eter ratio o fZnOnanor ods decreases and UV e m ission and near -i n frared e m issi o n i n tensities increase w ith the i n creasi n g o fhydrother m a l ti m e and te m perature .ZnO nanosheets w ere ach iev i n g w hen using Zn 4C O 3(OH )6#H 2Oand PEG as precursor and hydrother m a l m edia .ZnO nanorods w ith leng t h -d ia m eter ratio o f 20anddia m eters of ~500nm w ere prepared by using 0.5m o l/L N a 2C O 3as hydrother m alm ed i a .ZnO nanorodsw it h length -d ia m eter ratio 15can a lso be obta i n ed by usi n g Zn(OH )2as precurso r .K ey w ords :hydr o ther m al synthesis ;zinc ox i d e ;nanorods收稿日期:2007-10-08;修订日期:2008-02-14基金项目:江西省教育厅2006年度科技计划项目(N o .赣教技字[2006]206号)作者简介:王艳香(1972-),女,河北省人,博士,副教授,硕士生导师。
纳米氧化锌的制备及其应用学生姓名：学号：专业：材料与冶金工程系班级：材料0702指导老师：日期：2010年6月22日摘要纳米氧化锌作为一种功能材料，有着许多有益的性能和广泛的应用。
通过对纳米氧化锌的主要制备技术过程和工艺特点，介绍了纳米氧化锌在各个领域的应用，最后对未来的应用前景提出看法.关键词：纳米氧化锌，制备，应用，前景前言近年来 ,纳米材料因其独特的物理化学作用而被广为重视 ,并逐步应用于各个领域，纳米氧化锌粒子作为联系宏观物体及微观粒子的桥梁 ,其潜在的重要性毋庸置疑 ,一些发达国家都投入大量资金开展预研究工作 ,国内的许多科研院所、高等院校也组织科研力量 ,开展纳米材料的研究工作。
纳米氧化锌是一种面向21 世纪的新型高功能精细无机产品 ,其粒径介于1～100nm,由于具有纳米材料的结构特点和性质 ,使得纳米氧化锌产生了表面效应及体积效应等 ,从而使其在磁、光、电、敏感性等方面具有一般氧化锌产品无法比拟的特殊性能和新用途。
1．纳米氧化锌的性质1.1表面效应表面效应是指纳米粒子表面原子与总原子数之比随粒径的变小而急剧增大后所引起的性质上的变化，随着粒径减小,表面原子数迅速增加，另外 ,随着粒径的减小,纳米粒子的表面积、表面能及表面结合都迅速增大这主要是由于粒径越小,处于表面的原子数越多表面原子的晶场环境和结合能与内部原子不同表面原子周围缺少相邻的原子,有许多悬空键,具有不饱和性质 ,易与其它原子相结合而稳定下来,故具有很大的化学活性 ,晶体微粒化伴有这种活性表面原子的增多,其表面能大大增加伴随表面能的增加 ,其颗粒的表面原子数增多 ,表面原子数与颗粒的总原子数的比值被增大 ,于是便产生了“表面效应”,即“表面能”与“体积能”的区分就失去了意义 ,使其表面与内部的晶格振动产生了显著变化 ,导致纳米材料具有许多奇特的性能1.2体积效应当纳米粒子的尺寸与传导电子的德布罗意波长相当或更小时,周期性的边界条件将被破坏,磁性、内压、光吸收、热阻、化学活性、催化剂及熔点等都较普通粒子发生了很大的变化 ,这就是纳米粒子的体积效应这种体积效应为实用开拓了广阔的新领域。
Cryst. Res. Technol. 38, No. 6, 429 – 432 (2003) / DOI 10.1002/crat.200310053 © 2003 WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim 0232-1300/03/0606-0429 $ 17.50+.50/0 Asymmetric twinning crystals of Zinc oxide formed in a hydrothermal process
HaiYan Xu, Hao Wang*, YongCai Zhang, Shu Wang, ManKang Zhu, Hui Yan The Key Laboratory of Advanced Functional Materials of China Education Ministry, Beijing University of Technology, Beijing 100022, China
Received November 14, 2002, revised 10 January 2003, accepted 18 February 2003 Published online 15 June 2003
Key wordszinc oxide, hydrothermal method, asymmetric shape. PACS81.05.Je, 81.10.Dn
Well crystallized ZnO powders with various morphologies such as hour glass-shaped, shortened prismatic, flake-like and prismatic form have been synthesized by adopting the system of Zn(Ac)2-KOH-H2O via a hydrothermal process at 200°C for 2 h. It was found that the as-synthesized hour glass-shaped ZnO crystallites are asymmetric both in shape and stoichiometry: while the atomic ratio of O/(Zn+O) at the bigger end ranges from about 60% to 40% along the polar axis of the hour glass-shaped ZnO crystallites, the atomic ratio of O/(Zn+O) at the smaller end remains almost constant at approximately 50%.
1 Introduction Zinc oxide (ZnO), as a wide band gap (3.37 eV) semiconductor with a large exciton binding energy (60 eV), has been extensively investigated due to its promising applications in short-wavelength light-emitting, transparent conductor, piezoelectric materials and room temperature ultraviolet lasing [1]. So far, several preparation procedures including sol-gel method [2], evaporative decomposition of solution [3], wet chemical synthesis [4], gas-phase reaction [5] and hydrothermal synthesis [6, 7], etc. have been developed to obtain ZnO crystallites. A variety of morphologies such as prismatic forms [8], ellipsoidal [9], bi-pyramidal and dumbbell-like [10], nanorods [11], nanowires [12] and spheres [13] have been synthesized during the last decade, and the growth mechanisms of ZnO crystallites with different shapes have also been discussed. In this study, well crystallized ZnO powders with various morphologies such as twinning hour glass-shaped, shortened prismatic, flake-like and prismatic form were synthesized by adopting the system of Zn(Ac)2-KOH-H2O via a hydrothermal process. We found an interesting phenomenon in the as-synthesized
hour glass-shaped ZnO crystallites: the two part are asymmetric both in shape and stoichiometry: the atomic ratio of O/ (Zn+O) at the bigger end ranges from about 60% to 40% along the polar axis of the hour glass-shaped ZnO crystallites, while the atomic ratio of O/ (Zn+O) at the smaller end remains almost unchanged at approximately 50%.
2 Experimental Section In a typical process, mixed aqueous solution of 6.5 ml Zn(CH3COO)2 (1 mol/l) and 26 ml KOH (0.25-2.00 mol/l) was transferred into a 50 ml Teflon-lined autoclave and heated at 200 oC for 2 hours. The as-formed
white precipitate was collected and washed several times with deionized water, then dried at 80 oC.
____________________ * Corresponding author: e-mail: haowang@bjut.edu.cn 430 HaiYan Xu et al.: Asymmetric twinning crystals of Zinc oxide a) b) Fig. 1XRD patterns of ZnO powders hydrothermally prepared at 200 oC for 2h using 0.25 - 2.00 mol/l KOH respectively.
a) b) c) d) Fig. 2SEM of ZnO powders hydrothermally prepared at 200oC for 2h with (a) 0.25, (b) 0.50, (c) 1.00, (d) 2.00 mol/l KOH. Cryst. Res. Technol. 38, No. 6 (2003) 431
he products were characterized by X-ray powder diffraction (XRD, Japan Rigaku D/Max-3C) in the 2θ ranges
from 20-80o, using a diffractometer equipped with a graphite monochromatized Cu Kα radiation (λ=1.5405 Å). The scanning electron microcopy (SEM) images were conducted on a Hitachi SEM S-3500N and the compositional analysis using energy dispersive spectroscopy (EDS, Oxford-INCA).
3 Results and discussion Zinc oxide belongs to hexagonal symmetry, wurtzite structure type, sp.gr. P63mc. The lattice constants of ZnO are a=3.249, c=5.207 Å, which slightly depend on its stoichiometry [14]. The XRD patterns of the ZnO powders obtained at 200 oC for 2 h using different concentrations of KOH aqueous solutions are shown in Fig. 1(a). It is seen that the diffraction peaks of all the samples can be indexed as the wurtzite structure of ZnO (JCPDS 36-1451). However, the XRD patterns of the sample obtained using 0.25 mol/l KOH are different from those of the others. From the enlarged figure (Fig. 1 (b)), it is unexpectedly noted that all the diffraction peaks of the sample obtained using 0.25 mol/l KOH split into two parts•while those of the samples obtained using 0.50 – 2.0 mol/l KOH do not have this behavior. The specific X-ray powder diffraction data of the two parts of the sample obtained using 0.25 mol/l KOH are presented in table 1. The diffraction peaks of one part positioned at higher angles (the calculated lattice constants: a1=3.249, c1=5.204 Å) agree well with the JCPDS
