纳米ZnO材料的制备与应用研究进展

1、 纳米纳米ZnO材料的制备与应用研究进展材料的制备与应用研究进展 引言引言纳米纳米ZnO材料的制备方法材料的制备方法 纳米纳米ZnO材料应用研究材料应用研究展望展望1234 1 引言引言 纳米材料是指颗粒尺寸在1l00nm之间的新型超细材料,通常以粉体和薄膜方式得到应用。纳米ZnO材料与普通ZnO材料相比,显示出诸多特殊性能(如压电性、荧光性、吸收和散射紫外线能力等)和用途(如用于压敏电阻、压电材料、荧光体、化妆品、气体传感器、紫外线屏蔽材料和高效催化剂等)。对比其价格,普通ZnO的价格为9000-10000人民币/吨,而纳米ZnO的价格则高达2-5万美元/吨。因此,对比之下,我们不难看出,对

2、纳米ZnO材料制备及应用研究具有很好的经济和社会意义。 纳米纳米ZnO材料的制备与应用研究进展材料的制备与应用研究进展 引言引言纳米纳米ZnO材料的制备方法材料的制备方法纳米纳米ZnO材料应用研究材料应用研究展望展望12342 纳米纳米ZnO材料的制备方法材料的制备方法2.1 纳米纳米ZnO粉体的制备方法粉体的制备方法 2.2 纳米纳米ZnO薄膜的制备方法薄膜的制备方法 2.1 纳米纳米ZnO粉体的制备方法粉体的制备方法 2.1.1 化学沉淀法化学沉淀法 2.1.2 水热合成法水热合成法2.1.3 喷雾热分解法喷雾热分解法 2.1.4 固固相法相法2.1 纳米纳米ZnO粉体的制备方法粉体的制备

3、方法welcome to use these PowerPoint templates, New Content design, 10 years experience2.1.1 化学沉淀法化学沉淀法直接沉淀法直接沉淀法 :在包含一种或多种离子的可溶性盐溶液中加入沉淀剂后,于一定条件下生成沉淀,并从溶液中析出,然后将阴离子除去,沉淀经热分解后制得产品。 优点：操作简单，对设备、技术要求不高，良好的化学计量性，成本低。 缺点：产品质量等级不高，粒子粒径分布较宽，分散性差。均匀沉淀法均匀沉淀法：是利用某一化学反应(如尿素或六亚甲基四胺等的水解反应)使沉淀剂由溶液中缓慢地、均匀地释放出来,从而可以在

4、溶液中均匀地形成沉淀最后经热分解获得氧化锌。 优点：可以避免沉淀剂的局部浓度过高而造成的不均匀现象, 获得粒度均匀、致密、纯度高、利于洗涤的纳米粒子,该方法便于工业化生产,正逐步取代直接沉淀法。 缺点：反应过程需较长时间的加热,尿素用量大,产率相对较低。 2.1 纳米纳米ZnO粉体的制备方法粉体的制备方法welcome to use these PowerPoint templates, New Content design, 10 years experience2.1.2 水热合成法水热合成法 水热合成法水热合成法是指在密闭的反应器(高压釜)中,通过将反应体系水溶液加热至临界温度,从而产生

5、高压环境并进行无机合成的一种有效方法 。山东大学DairongChen等,将水热法与模板技术相结合,也获得了不同形态、不同尺寸的纳米ZnO粉体。商桑斌等利用乙酸 - 乙酸钠作缓冲溶液，在硝酸锌溶液中加入适量尿素和少量有机物作分散剂，经均相成核、溶解与结晶、移入密封的压力容器，在 130进行热压处理 35h。抽滤、用无水酒精洗涤，在 50以下真空干燥得平均粒径为5nm的 ZnO。2.1 纳米纳米ZnO粉体的制备方法粉体的制备方法welcome to use these PowerPoint templates, New Content design, 10 years experience2.1

6、.3 喷雾热分解法喷雾热分解法喷雾热解法喷雾热解法是将金属盐溶液以雾状喷入高温气氛中,通过溶剂的蒸发及随后的金属盐热分解,直接获得纳米氧化物粉体;或者是将溶液喷入高温气氛中干燥,然后,经热处理形成粉体的方法。优点：制备的纳米粉体纯度高,分散性好、粒径分布均匀、化学活性好,并且工艺操作简单,易于控制,设备造价低廉,是最具产业化潜力的纳米粉体制备方法之一。 2 .1 纳米纳米ZnO粉体的制备方法粉体的制备方法 2.1.4 固相法固相法固相法固相法是以Na2CO3和ZnSO47H2O为原料,分别研磨,再混合研磨,进行室温固相反应、首先合成前驱体ZnCO3,然后于200热分解,用去离子水和无水乙醇洗涤

7、,过滤,干燥后制得纯净的ZnO产品,粒径介于6.012.7nm。优点：室温固相反应法成本低,实验设备简单,工艺流程短,操作方便,且力度分布均匀,无团聚现象,工化生产前景乐观。 缺点：产品粒度受研磨时间、速度等因素影响较大。 2 纳米纳米ZnO材料的制备方法材料的制备方法2.1 纳米纳米ZnO粉体的制备方法粉体的制备方法 2.2 纳米纳米ZnO薄膜的制备方法薄膜的制备方法2.2 纳米纳米ZnO薄膜的制备方法薄膜的制备方法 2.2.1 射频溅射法射频溅射法 2.2.2 化学气相沉积化学气相沉积2.2.3 溶胶一凝胶溶胶一凝胶(sol-gel)2.2.4 喷雾热分解法喷雾热分解法2.2 纳米纳米Zn

8、O薄膜的制备方法薄膜的制备方法 2.2.1 射频溅射法射频溅射法射频溅射法射频溅射法是以Zn或ZnO为靶,在O2或O2/Ar气氛下,利用射频或磁控射频以ZnO形式沉积到基片上的方法。优点是可快速制备出一定厚度的纳米ZnO薄膜,缺点是不易进行掺杂。 为了获得良好的压敏特性,Y.Szuoki等采用分段溅射,制备了ZnO/Bi2O3双层薄膜,N.Horio等在ZnO薄膜上溅射沉积P6O11,制得了ZnO/P6O11双层薄膜,为了获得良好的透明导电性能,T.Minami等通过分段溅射制得了ZnO/In2O3薄膜。2.2 纳米纳米ZnO薄膜的制备方法薄膜的制备方法2.2.2 化学气相沉积化学气相沉积 以

9、醋酸锌为前驱体,在一定温度条件下气化、分解、沉积成ZnO薄膜时,在其气化之前先预热,去掉结晶水,反应室抽真空至压力为1.0 x10-4Pa,然后通入水蒸气,使压力回升到2.7x10-2Pa或2.7x10-2Pa,加热使醋酸锌升华,并随后在基片上沉积成膜。 化学气相沉积化学气相沉积(CVD)是利用高温将锌盐及其掺杂氧化物蒸发气化,再以高纯度的H2等作为载气体输运至沉积区,在基片上沉积成薄膜的方法。 2.2 纳米纳米ZnO薄膜的制备方法薄膜的制备方法2.2.3 溶胶一凝胶溶胶一凝胶(sol-gel)本法的特点是可以在溶胶中添加各种必要的掺杂剂,容易实现对多元素掺杂的ZnO薄膜的制备。该法是目前国内

10、外产业化制备ZnO薄膜使用较多的方法。本法是采用提拉或甩胶的方法将含锌的溶胶均匀涂于基片上来制备纳米ZnO薄膜。溶胶主要是利用锌的可溶性无机盐或有机盐,在催化剂冰酷酸及稳定剂乙醇胺等作用下,溶解于乙二醇独甲醚等有机溶剂中而形成。 2.2 纳米纳米ZnO薄膜的制备方法薄膜的制备方法2.2.4 喷雾热分解法喷雾热分解法以硝酸锌等锌盐为主要原料,浓度为0.1-0.9mol/L,硅片为基片,载气体为压缩空气,采用喷雾热分解方法制备纳米ZnO薄膜 注意：基片的温度保持在300-500;严格控制气雾和载气的流量流速,恰使雾滴均匀分布在基片表面上 ;控制喷嘴到基片间的距离为5cm 。 纳米纳米ZnO材料的制

11、备与应用研究进展材料的制备与应用研究进展 引言引言纳米纳米ZnO材料的制备方法材料的制备方法纳米纳米ZnO材料应用研究材料应用研究展望展望12343 纳米纳米ZnO材料应用研究材料应用研究 3.2 光电方面的应用光电方面的应用3.1 传统领域传统领域 的应用的应用 3.3 敏感方面的应用敏感方面的应用3 纳米纳米ZnO材料应用研究材料应用研究3.1 传统领域的应用传统领域的应用橡胶工业是橡胶工业是ZnO消费的消费的大户。大户。高速耐磨的橡胶制品,如飞机轮胎、高级轿车用的子午线轮胎等就是使用ZnO作填充料,它能使橡胶制品抗摩擦着火,使用寿命长,减少老化。 陶瓷工业：陶瓷工业：使用ZnO作为白色颜

12、料。纳米ZnO不仅可以使陶瓷制品烧结温度降低400600,而且烧成品光亮如镜,即出现所谓“镜面效应”。自洁性陶瓷；纳米ZnO是一种良好的光催化剂。3 纳米纳米ZnO材料应用研究材料应用研究3.2光电方面的应用光电方面的应用ZnO薄膜:电极材料(低阻特征),如太阳能电池的电极、液晶元件电极等。太阳能电池的窗口材料、低损耗光波导器材料等(高透光率和大的禁带宽度)。 显示器材料、紫外光二极管激光器（发光性质及电子辐射稳定性）ZnO粉体：汽车玻璃和建筑用玻璃（吸收紫外线的同时,却可透过85%的可见光） 自洁玻璃，太阳镜（屏蔽紫外线，杀菌） 汽车涂料、“变色龙”汽车（纳米ZnO粉体还有“随角变色效应”的光学特性,即随着观察者的视线的角度发生变化,它的颜色也随之变化）3 纳米纳米ZnO材料应用研究材料应用研究3.3敏感方面的应用敏感方面的应用 ZnO薄膜是一种气体敏感材料掺Bi2O3、Cr2O3、Y2O等的ZnO薄膜对H2具有敏感性; 掺La2O3、Pd或V2O5的ZnO薄膜对酒精、丙酮等气体表现出良好敏感性。其经某些元素掺杂之后对有害气体、可燃气体、有机蒸汽等具有良好的敏感性。 纳米纳米ZnO材料的制备与应用研究进展材料的制备与应用研究进展 引言引言 纳米纳米ZnO材料的制备方法材料的制备方法 纳米纳米Zn