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        納米ZnO的制備研究進(jìn)展

        2015-05-30 08:33:21張楠
        科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2015年34期
        關(guān)鍵詞:制備展望納米材料

        張楠

        摘 要:納米ZnO具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和特殊的能帶結(jié)構(gòu),這就使得納米ZnO材料具備了利用紫外甚至可見光的能力,在很多領(lǐng)域特別是在與人類生活息息相關(guān)的光催化降解有機(jī)污染物領(lǐng)域有著獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和廣闊的應(yīng)用前景。其主要的制備方法有液相法和氣相法。文章對(duì)制備納米ZnO的常見制備方法進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹,并對(duì)納米ZnO制備技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行展望。

        關(guān)鍵詞:ZnO;納米材料;制備;展望

        緒論

        近年來(lái),隨著科技的高速發(fā)展,環(huán)境污染問(wèn)題日益突出,作為新型的污染物降解技術(shù),半導(dǎo)體光催化的研究越來(lái)越受到人們關(guān)注[1]。納米氧化鋅(ZnO)是一種新型的寬禁帶半導(dǎo)體材料,其室溫禁帶寬度為3.37eV,激子激活能為60meV,因此在抗菌、光學(xué)和高效催化等領(lǐng)域得到廣闊的應(yīng)用前景。文章就納米ZnO的制備進(jìn)展進(jìn)行了簡(jiǎn)要論述[2-4]。

        1 制備方法

        1.1 液相法

        Wen等[5]采用溶劑熱法成功制備出,納米線、納米棒、納米梭、納米花等各種形貌的納米ZnO。結(jié)果顯示,納米線和納米棒有高的長(zhǎng)徑比,分別大于500和50,物相均為結(jié)晶性好的單晶纖鋅礦結(jié)構(gòu)。

        彭壽[6]采用溶膠-凝膠法制備ZnO:Al薄膜,并研究了不同熱處理方式對(duì)于薄膜光電性能的影響。結(jié)果表明:熱處理工藝的選擇對(duì)于提升AZO薄膜的電學(xué)性能至關(guān)重要。

        陳延明[7]以乙醇為溶劑,乙酸鋅為前驅(qū)體,油酸鈉為表面修飾劑制得ZnO納米粒子,并通過(guò)煅燒方法制備針狀ZnO納米線,為六方晶系纖鋅礦結(jié)構(gòu)ZnO單晶納米線,長(zhǎng)度約為10μm,直徑約為100nm,且具有良好的紫外發(fā)光性能。

        1.2 氣相法

        陳曉冬[8]采用化學(xué)氣相沉積(CVD)法成功制備出長(zhǎng)度達(dá)厘米級(jí)別的分等級(jí)結(jié)構(gòu)ZnO微米線,結(jié)果表明:在不加外部電源的情況下,接觸乙醇液體可以得到0.15V的輸出電壓或25nA的輸出電流。

        劉超英[9]用磁控濺射法ZnO:Al薄膜,并研究了濺射氬氣壓對(duì)ZnO:Al薄膜性能的影響,當(dāng)氬氣壓強(qiáng)為0.3Pa時(shí),電阻率最低為6.72×10-4Ω·cm。

        Benzarouk等[10]采用超聲噴霧熱分解法在玻璃襯底上以乙酸鋅為原料,選用不同摻雜物,分別制備出了Al摻、Mg摻雜和Ni摻雜的ZnO薄膜,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明所制備的薄膜為六方纖鋅礦結(jié)構(gòu)的ZnO薄膜,且具有強(qiáng)烈的呈C軸垂直于襯底的(002)擇優(yōu)取向。該法制備的納米ZnO顆粒粒徑可控,分布均勻,但合成工藝復(fù)雜,所需溫度較高,能耗大。

        孫成偉[11]采用反應(yīng)射頻磁控濺射方法,在硅基片上制備了具有高C軸擇優(yōu)取向的ZnO薄膜,沉積溫度對(duì)薄膜的消光系數(shù)、光學(xué)禁帶寬度、折射率等特性均有影響,在沉積溫度為50℃時(shí)達(dá)到最大;當(dāng)沉積溫度為750℃時(shí),ZnO薄膜的晶粒尺度有所減??;薄膜中ZnO晶粒與Si基體之間存在一定的外延關(guān)系。

        徐小科[12]采用低壓化學(xué)氣相沉積法制備B摻雜ZnO薄膜,具有良好的光散射特性,可應(yīng)用于太陽(yáng)能電池的前電極。所制備的鍍膜玻璃在400~1000nm范圍內(nèi)總透過(guò)率>80%,電阻率最低約1.0×10-3Ω·cm。

        2 γ輻射法

        Hu[13]采用γ輻射法制備六棱形ZnO納米棒,伽馬輻射法基本原理是利用輻照產(chǎn)生具有還原性水合電子,無(wú)需使用還原劑,所以制備產(chǎn)物具有純凈,無(wú)污染,適用于大批量生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)。

        3 展望

        納米ZnO制備方法很多,同時(shí),由于ZnO獨(dú)特的光催化和抑菌性能,是降解有機(jī)污染物最優(yōu)潛力的材料,其制備方法的研究是一項(xiàng)極其有意義的工作。因此,探索廉價(jià)、簡(jiǎn)單、產(chǎn)物質(zhì)量高的制備方法是科研人員不斷努力探求的方向。

        參考文獻(xiàn)

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        [2]Borthakur. L. J,Das.D,Dolui. S. K.Developmentofcoreshellnanocompositeofpoly(styrene-co-methylacrylate)andbentoniteclaybyultrasonicassisted mini-emulsionpolymerization[J].Materials Chemistry and Physics,2010,124:1182-1187.

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        [6]彭壽,金良茂,王蕓,等.熱處理工藝對(duì)溶膠-凝膠法制備ZnO:Al薄膜光電性能的影響[J].硅酸鹽學(xué)報(bào),2015,43(4):451-457.

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        [8]陳曉冬,王丁,王現(xiàn)英.分等級(jí)ZnO超長(zhǎng)微米線的制備及自供電傳感特性[J].電子元件與材料,2015,34(5):27-30.

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        [11]孫成偉,劉志文,秦福文,等.生長(zhǎng)溫度對(duì)磁控濺射ZnO薄膜的結(jié)晶特性和光學(xué)性能的影響[J].物理學(xué)報(bào),2006,55(3):1390-1397.

        [12]徐小科,趙俊亮,李效民,等.低壓化學(xué)氣相沉積法生長(zhǎng)B摻雜ZnO薄膜及其性能[J].功能材料,2015,7(46):07043-07047.

        [13]Hu Y., Chen.J. F., Xue.X., Li.T. W., and Xie, Y. Room-Temperature Irradiation Route To Synthesize a Large-ScaleSingle-Crystalline ZnO Hexangular Prism[J].Inorg. Chem,2005,44:7280-7282.

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