纳米氧化锌篇1

纯金属锌及其氧化物和不同纳米Au修饰量的金属锌及其氧化物的紫外可见光谱。可以看出，波长为368nm处出现一个比较强的金属锌及其氧化物吸收峰。在525nm处出现较宽的纳米Au的吸收峰[4]。纳米Au的吸收峰随Au含量的变大而不断变强，还伴随显著的红移现象[5]。可能是因为Au和金属锌及其氧化物之间的相互作用，致使纳米Au的吸收峰产生了显著的红移现象，可能给金属锌及其氧化物材料的气敏特性有重要作用。图2是纯金属锌及其氧化物和不同纳米Au修饰量的金属锌及其氧化物的XRD谱图。可以看出，谱线中存在很明显的六方相特征衍射峰，和金属锌及其氧化物的晶面吻合[6]。另外，加入纳米Au修饰量的金属锌及其氧化物谱线出现新的衍射峰，其峰位与立方相Au的晶面一一对应。纳米Au修饰量的衍射峰随着Au含量的变大而不断的变强。图3是纯金属锌及其氧化物和纳米Au修饰量在为10%时的金属锌及其氧化物的SEM形貌。可以看出，金属锌及其氧化物是由大量向外辐射分布的六棱锥纳米分枝构成的复杂的花型结构。金属锌及其氧化物的六棱锥分枝的表面比较光滑。金属锌及其氧化物的表面上均匀的分布着纳米Au粒子，金属锌及其氧化物的六棱锥分枝的表面出现了粗化的现象。这种粗化现象会导致表面缺陷的增加，对金属锌及其氧化物材料气敏特性有积极作用。

2金属锌及其氧化物的气敏特性

图4是纯金属锌及其氧化物和不同纳米Au修饰量的金属锌及其氧化物气敏元件，在不同温度下对100μg/g丙酮的灵敏度图线。可以看出，纳米Au粒子可以有效地提高金属锌及其氧化物材料的灵敏氧化物对丙酮的选择性非常好，可以满足实际的丙酮气体检测要求。另外，材料各种气体的响应程度随气体浓度的增加基本呈线性逐渐变大。

图5为金属锌及其氧化物对不同气体的响应恢复动态曲线和灵敏度。可以看出，材料对还原性气体的灵敏度较高。另外，材料对丙酮的灵敏度比氢气、甲醛、苯和乙醇高得多，这说明Au修饰后金属锌及其氧化物对丙酮的选择性非常好，可以满足实际的丙酮气体检测要求。另外，材料各种气体的响应程度随气体浓度的增加基本呈线性逐渐变大。

3结论

纳米氧化锌篇2

双合金法制备烧结钕铁硼磁体的研究

B元素对高牌号无取向硅钢热轧板组织和性能的影响

铁基非晶带材热处理工艺及磁性能研究

表面修饰对镝铁氧体纳米磁粒子的合成及其磁性能的影响

热处理对FeCoV薄膜磁性能的影响

天然沸石负载金属单质W改性TiO_2膜的制备及光催化性能研究

Co/C与Co-Pt/C膜的微结构研究

稀土对锌基牺牲阳极材料耐蚀性的影响

ZrCo合金储放氢同位素研究

Sr变质剂和浇铸冷却速率对铸铝A319微观组织及力学性能的影响

Cu-0.8Cr-0.14Zr-0.06Mg合金电滑动磨损性能的研究

微孔网状多孔钼制备方法及其烧结状况

氧化镍的水热制备及超电容性能研究

不同导电剂对锌镍电池中锌电极性能影响的研究

金属表面硅烷化处理应用的研究

膨胀珍珠岩-泡沫铝复合材料层合管的力学性能研究

铜基高弹性导电合金的研究现状与发展趋势

简讯

酸洗工艺对烧结NdFeB镍电镀层结合力的影响

Zr65Al10Ni10Cu15非晶合金电阻率的研究

Al-Zn-Ce合金的非晶形成能力及其晶化行为研究

简讯

FeCoBSiNb非晶环的制备和磁性能研究

Fe/Ni/Cu/Ag合金粉末的制备研究

掺Ag量对绢云母负载纳米二氧化钛性能的影响

稀土Ce对化学镀Fe-P合金镀层成分和形貌的影响

片状铝粉的SiO_2包覆着色研究

电沉积Cu-纳米AlN复合涂层的耐腐蚀性研究

PEI包覆磁性Fe_3O_4纳米颗粒的制备及性能研究

无氰碱性电镀工艺对黄铜微观结构的影响

绝缘铁粉基软磁复合材料的研究进展

Mg_2Ni系贮氢合金制备方法的研究进展

泡沫铝材料结构与性能及其应用研究

镁及镁合金电池阳极材料的研究、开发及应用

硅太阳能电池用铝浆的现状和发展趋势

固体氧化物燃料电池电解质和电极材料的研究进展

Fe-Cr-Co永磁合金的激光辐照效应研究

Nd60Fe30M10(M=Al,Si,Ga)系非晶永磁的性能与组织结构

Fe85-xNb6.8B7.7Cux(x=0,1,3)快淬态纳米晶薄带的制备与磁性

pH值对电沉积FeNi/Cu复合丝巨磁阻抗性能的影响

简讯

利用磁力显微镜观察铁镍合金丝的磁畴结构

Bi_2O_3-MoO_3复合掺杂对高磁导率MnZn铁氧体磁特性的影响

矿用碳钢罐道表面超音速喷涂不锈钢涂层研究

SrAl_2O_4∶Eu2+,Dy3+材料发光性能的影响因素的研究

快淬工艺制备钕铁硼纳米复合稀土永磁材料

LiAlH_4作为储氢合金的研究现状

AB_5型稀土贮氢合金负极材料研究进展及发展趋势

大块非晶合金的研究历程

Mo-Si-B合金的制备及性能研究现状

泡沫钛材料国内外研究现状及展望

双连通结构铝基复合材料及其应用

2650-T8铝合金材料耐热性能的研究进展

用于制备贴片电感的铁基非晶软磁合金的晶化过程研究

锡含量对无取向硅钢薄带铁损和织构的影响

电工钢板的生产与薄板坯连铸连轧工艺

非晶薄带用涂层剂及工艺研制

纳米氧化锌篇3

关键词：纳米；纳米氧化锌；吸附；有机染料废水

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.06.245

0引言

近年来，由于工业的快速发展与社会生活水平的不断提高，使得工业废水、生活污水、农田灌溉用水等大量排放，从而导致了江河湖泊等水资源污染日益严重，且给人类健康带来了巨大的潜在危害[1]。因此研发新材料来吸附与降解有机染料废水已成为迫在眉睫的研究任务。目前，纳米材料因其独特的物理化学性质受到广泛重视并应用于各个领域。纳米氧化锌是一种多功能性的新型无机材料，由于晶粒的细微化，其表面电子结构和晶体结构发生变化，产生了宏^物体所不具有的表面效应[2]、体积效应、量子尺寸效应[3]和宏观隧道效应[4]以及高分散性等特点[5]。纳米氧化锌作为一种新型材料不仅应用于常规的水处理中，还应用于城市、工业等污水的处理。传统的水处理方法存在着处理效率低、成本高的特点，而纳米氧化锌为尺寸小，表面能高，位于表面的原子占相当大的比例，且随着粒径的减小表面原子数迅速增加，原子配位不足加上高的表面能，使这些表面原子具有很高的活性，极不稳定，很容易与其他原子结合，因此，纳米氧化锌具有很强的吸附能力，在污水的处理中起着非常重要的作用。

1主要实验仪器试剂

1.1实验仪器

DGG-9023A电热恒温鼓风干燥箱、SHB-III循环水式多用真空泵、THZ-312台式恒温振荡器、TDL80-2B台式离心机、PB-10酸度计、TE124电子天平、ZWKJ-02紫外可见分光光度计。

1.2主要试剂

醋酸锌、过氧化钠、活性艳红等。

2实验部分

2.1纳米氧化锌的制备

将醋酸锌和过氧化钠按物质的量的比例为1：3.3进行称取[6]，并将其在一定蒸馏水中混合，放在温度为25℃的磁力搅拌器上搅拌5h。待搅拌完成后将搅拌液用真空抽滤进行过滤，用超纯水洗3次，将固体粉末放在60℃的烘箱内烘烤12h。

2.2实验方法

向容量为50mL的烧杯中加入初始浓度为C0的活性艳红废水50mL，用0.01mol/L的NaOH或HCL调节溶液的pH，加入质量为0.1g的纳米氧化锌，在频率为150r/min一定温度下的水浴中振荡吸附，振荡后放入离心机中进行离心分离，取出离心液在活性艳红的最大吸收波长处538nm处测定其吸光度，通过吸光度计算出活性艳红的浓度C，通过下式计算出吸附率（%）。吸附率（%）=（C0-C1）/C0×100%

3结果与讨论

3.1吸附时间的影响

取模拟废水浓度为10mg/L的活性艳红溶液50mL，向废水中加入纳米氧化锌0.1g，在25℃下磁力搅拌，分别于5min，10min，20min，40min，60min，90min，120min，150min取样进行分析，考察反应时间对其吸附率的影响，如图1所示。从图1中可以看出，活性艳红去除率随着振荡时间的不同而不同。活性艳红溶液去除率从0min到120min随着时间的增加去除率也随之增加。但从120min到150min中，由于时间的增加，质量浓度逐渐减小，使活性艳红溶液去除率随着时间的增加而减少。而且，120min时的去除率与150min时的去除率只差0.001，因此，可以得出当振荡时间为120min时，活性艳红溶液去除率可以达到最佳。

3.2温度的影响

取模拟废水浓度为10mg/L的活性艳红溶液50mL，向废水中加入纳米氧化锌0.1g，温度分别取15℃，30℃，50℃，60℃，75℃，90℃情况下震荡2h。考察温度对活性艳红的去除率的影响，结果如图2所示。由图2可以看出，从15℃增加到60℃的过程中去除率呈现逐渐上升趋势，这是因为随着温度的升高，使得溶液中分子、离子的运动速度加快，加速了纳米氧化锌与活性艳红溶液中分子的接触吸附。但当温度从60℃到90℃的增加的过程中，溶液中的分子、离子运动速度越来越快，使原本本吸附的活性艳红分子发生解吸附，从而使得对活性艳红的去除率降低[7]。因此，在处理50mL、浓度10mg/L的活性艳红溶液时，最佳的振荡温度为60℃。

3.3pH值的影响

取模拟废水浓度为10mg/L的活性艳红溶液50mL，向废水中加入纳米氧化锌0.1g，调节pH分别为2、3、4、5、6、7、8、9，温度为60℃情况下震荡2h，考察不同的pH值对活性艳红废水去除率的影响，结果如图3所示。

从图3可知活性艳红处于酸性条件下脱色较快，当pH达到5时，其脱色率最快。随着pH值的升高，活性艳红溶液去除率呈下降趋势。原因是脱色率与不同pH值下活性艳红在水溶液中的解离性有关。在不同状态下，活性艳红会表现出不同的反应特点。在酸性条件下，活性艳红结构中的磺酸基获得质子后，染料的疏水性增大，使染料分子更容易扩散到气液界面上，增强了染料分子的活性，提高了吸附效率。而在碱性较高的条件下，?OH失去质子，染料分子以盐的形式存在，亲水性增强，挥发度降低，使气液界面处的染料分子质量浓度较低，致使吸附率下降。

4结论

本研究通过常温下一步法制备的纳米氧化锌对模拟废水中活性艳红吸附效果进行了研究，与传统的去除方法相比较，具有成本低、吸附率高、经济、污染少、结果较准确等特点。实验结果表明纳米氧化锌对活性艳红具有较好的吸附效果，在吸附时间为2h，最佳吸附温度为60℃，pH为5时，纳米氧化锌对浓度为10mg/L的50mL活性艳红的吸附率达到93.9%。

参考文献：

[1]姜虎生，吴南.纳米氧化锌对废水中Cu2+、Cd2+吸附性能研究[J].长春理工大学学报，2008，31（01）：139-141.

[2]王孝华，聂明.纳米氧化锌制备的新进展[J].化工新型材料，2011，39（03）：16-18.

[3]CavicchiPE，SilsbeeRH.CoulombSuppressionofTunnelingRatefromSmallMetalParticles[J].Phys.Rev.Lett，1984，52（16）：1453-1456.

[4]PrashantVK，NadaMD.Colloidalsemiconductorsasphotocatalystsforsolarenergyconversion[J].SolarEnergy，1990，44（02）：83-98.

[5]辛显双，周百斌，肖芝燕等.纳米氧化锌的研究进展[J].化学研究与应用，2003（15）：603-605.

[6]SeunghoCho，Ji-WookJang，JungwonKim.Three-DimensionalTypeIIZnO/ZnSeHeterostructuresandTheirVisibleLightPhotocatalyticActivities[J].Langmuir2011：27（16）：10243-10250.

[7]陈颖，黄升谋.锯末半焦对亚甲基蓝的吸附性研究[J].湖北文理学院学报，2012，33（08）：43-46.

纳米氧化锌篇4

关键词：单晶；纳米；氧化锌；ZnO

中图分类号：TN304文献标识码：A文章编号：1009-2374（2013）21-0005-02

ZnO为两性氧化物，无毒、无臭，溶解于强碱和强酸，不溶于乙醇和水，为浅黄色或白色粉末或晶体，能在空气中吸收水和二氧化碳，俗称锌白。ZnO是一种宽禁带直接带隙半导体材料，为Ⅱ-Ⅵ族化合物，为六方晶系纤锌矿结构，室温下禁带宽度为3.37eV。ZnO，晶格常数为：c=0.52nm，a=0.325nm，每个Zn原子与4个O原子按四面体排布。ZnO的其他物理化学性质见表1。

ZnO的激子不易发生热力化，激子束缚比室温热离化能26meV高很多，能高达60meV。在室温下具有大束缚能的激子更容易实现光效率的激光发射，所以ZnO与ZnS（40meV）、ZnSe（22meV）、GaN（25meV）相比，在室温或者更高温度下，其是一种具有很大应用潜力的短波长发光材料。ZnO生长温度只有GaN生长温度的50%，具有更低的生长温度，在很大程度上这可以避免由于高温生长造成了衬底与膜之间的原子互扩散。另外，ZnO具有原料丰富、无毒、价格低廉等优点，具有良好的化学稳定性以及高热导率和熔点。

1氧化锌的应用

1.1压电方面的应用

ZnO薄膜是一种具有良好压电性质定高密度、定向生长的材料，能够用来制备压电转换器材料，如高频纤维声光器件以及声光调制器等。ZnO作为一种压电材料，可以在高速率、大容量光纤通信的反雷达动态测频、微型移动通信、光纤相位调制、并行光信息处理、电子侦听等军事和民用领域得到广泛的应用。

1.2压敏方面的应用

ZnO压敏材料在受到外加电压时，存在一个阈值电压，当该值小于外加电压时，进入击穿区，这时电流会受到电压微小的变化而引起迅速增大。ZnO压敏材料由于具有这种特征，因此在各种电器设备的浪涌电压吸收、电压保护、稳压等方面有着非常重要的作用。

1.3光电方面的应用

在适当的掺杂下，ZnO表现出很好的低阻特征，其具有优异的光电性能。ZnO由于具有这一性能，因此，比如说液晶元件电极、太阳能电池电极等，其成为了一种非常重要的电极材料。将Al掺入ZnO薄膜中具有较高的光透过率，可以让其禁带宽度明显增大。光透过率在可见光区可达到90%。大的禁带宽度和高的透过率，让其可以作为太阳能电池窗口材料、低损耗光波导器件、紫外光探测器等。ZnO是一种很好的平面显示器材料，因为其电子辐射具有稳定性和发光性质的特点，在发光器件领域（如激光器、紫外光二极管等）具有巨大的应用潜能。

1.4纳米ZnO的应用

在物理学、敏感性、磁性、化学、光电学等方面，纳米ZnO粒子具有一般的ZnO产品所无法比拟的特殊性能和新用途，其是联系微观粒子及宏观物体的一座桥梁。纳米ZnO用作合成橡胶、胶乳、天然橡胶的补强剂、色剂及硫化活性剂，是必不可少的轮胎和橡胶工业的添加剂，在橡胶中运用纳米ZnO，其用量仅为普通ZnO的30%～50%，可以提高橡胶的性能，充分发挥硫化的促进作用。利用纳米ZnO制备出的陶瓷釉具有抗菌、除臭、防霉等功效，并且更光洁，还可以降低陶瓷和玻璃的烧结温度。在涂料的抗老化等方面纳米ZnO因其优异的紫外线屏蔽能力具有非常突出的特性，其表面高活性可以提高催化剂的催化效率和选择性能。ZnO在电子工业中，既是光学、磁性等材料的主要添加剂，也是压敏电阻的主原料。采用纳米ZnO制备压敏电阻，能够提高压敏电阻的非线性系数和流通能力等性能，它具有较低的烧结温度。在光学器件中纳米ZnO的应用将会随之不断深入对纳米ZnO光学性能的研究而取得更大的突破性进展。

1.5气敏方面的应用

随着表面吸附气体的不同种类和不同浓度，ZnO的电阻率会发生相应的变化，其是一种气体敏感材料。对氧化性气体、还原性气体未掺杂的ZnO具有敏感性，经过某些元素的掺杂后，对有机蒸汽、可燃气体、有害气体等具有良好的敏感性，ZnO因此可被用于制作各种气敏传感器。

2氧化锌制备

2.1ZnO薄膜的制备

ZnO薄膜具有优异的压电性质，能够在不同衬底上沿[0001]方向高度择优取向生长，在生光器件中因此得到了广泛应用。当前，在蓝宝石衬底上生长的ZnO薄膜拥有最好的质量，电子空穴、自由激子发光等离子态发光现象，我们甚至都能够观察到。

2.2ZnO体单晶的制备

对于器件和材料科学的应用，高质量、生长面积大的ZnO都具有非常重要的意义。蓝宝石尽管一直用作ZnO薄膜生长的衬底，不过两者之前有着较大的晶格失配，这会造成器件性能退化，导致ZnO外延层的位错密度较高。对于紫外及蓝光发射器件的制作，由于同质外延潜在的优势，ZnO体单晶的大尺寸和高质量是极为有利的。ZnO同质外延在很多方面都具有很大的发展潜力，其具有完整的晶格匹配，能够实现容易控制材料的极性、实现无应变、没有高缺陷的衬底、低的缺陷密度等。除了用于同质外延，ZnO体单晶还可以用来做GaN的异质外延衬底。ZnO具有较小的晶格失配，因为其与GaN具备相同的原子排列次序。

助溶剂法、气相法、水热法是目前主要生长ZnO体单晶的三种方法。助溶剂法在恒定温度下通过蒸发溶剂或缓慢冷却，使熔体过饱和而结晶的方法，其是利用助熔剂使晶体形成温度较低的饱和熔体，对于生长熔点高的晶体非常合适。通过控制生长条件和寻找合适的助溶剂，用该方法有希望生长出尺寸更大的ZnO体单晶。不过该方法会给晶体带入助熔剂杂质，生长过程中容易产生应力，这对于为了适应电子材料而必须控制好化学计量比和杂质含量来说是极为不利的。此外，采用该方法生长ZnO单晶的另一个不利因素就是在溶解中ZnO容易挥发。

利用蒸汽压较大的材料，气相法在适当的条件下，可以使蒸汽凝结成晶体，比较适用于生长板状晶体。该方法气相沉积法生长的晶体与其他两种方法相比纯度更高，但是生长却难以控制。

依靠容器内的溶液维持温差对流形成过饱和状态就是我们所说的水热法，当前较为成熟的一种生长ZnO体单晶的方法就是水热法，是生长ZnO体单晶的一种非常重要的方法。水热法需要控制好生长区和溶解区的温度差、合理的元素掺杂、籽晶的腐蚀、碱溶液浓度、营养料的尺寸、生长区的预饱和、升温程序等工艺。该方法存在危险性高、生长周期长、易使ZnO晶体中引入金属杂质等缺点。

除了以上介绍的这三种比较常见的方法以外，还有坩埚下降法、氟化锌空气反应法、直接高温升华金属锌和氧反应法等一些生长ZnO单晶不太常用的方法。

3结语

氧化锌作为宽禁带半导体材料，其在军事、生活、工业等领域以其优异的性能发挥着重要的作用。目前对ZnO国内外都展开了深入而又广泛的研究，因此，我们有理由相信，各个方面对ZnO材料的需求在不久的将来一定会得到满足。

参考文献

[1]李秀梅.纳米氧化锌的性质和用途[J].通化师范学院学报，2004，（4）.

[2]李建，白素杰，通拉嘎.稀土Nd掺杂纳米ZnO薄膜气敏特性[J].传感器技术，2004，（5）.

纳米氧化锌篇5

磷酸钙中间体制备

称取一定量的氢氧化钙放入烧杯中，加入适量水搅拌成均匀的乳液。量取化学计量的85%的浓磷酸加入另一烧杯中，加双倍水稀释搅拌均匀后缓慢滴加入含钙化合物的乳液中，再搅拌反应1h得到磷酸钙中间体。

包覆材料制备

称取一定量的硫酸氧钛放入烧杯中，加入适量水溶解备用。称取计算量的氢氧化钙(用于将硫酸氧钛中的TiO2+离子转化为水合TiO2和将硫酸根离子转化为CaSO4)放入烧杯中，加入适量水配制成乳液备用。将配置好的硫酸氧钛溶液加入上述的磷酸钙溶液中搅拌均匀，然后边搅拌边将配制好的氢氧化钙乳液慢慢滴入其中，生成的纳米TiO2就会包覆在磷酸钙表面。过滤所得溶液，将滤饼放入烘箱中在100℃烘干，300℃焙烧，既得到纳米TiO2包覆的磷酸钙复合防锈颜料。

防锈性能实验

按醇酸树脂水性涂料配方称量原料，依次加入到反应器，搅拌均匀，随后加入自制的纳米TiO2包覆的磷酸钙防锈颜料(同时用市售磷酸锌和德国进口ZPA颜料作对比);将配好的上述漆料用三滚研磨机进行研磨，利用涂－4V黏度计对其进行黏度的调节，使黏度为60—70S－1即可。将调好的水性漆用高压气体喷枪均匀的喷涂在去油马口铁板上，保持涂层厚度在(40±5)μm，使其自然干燥。然后进行漆膜性能测试和耐盐雾实验。

结果与讨论

样品的XRD分析

图1是样品的XRD图谱，与标准卡片对照，发现所有衍射峰均为单一Ca5(OH)(PO4)3物质的衍射峰，由此证明用此方法合成的磷酸钙为Ca5(OH)(PO4)3。但是图中却没有出现TiO2的衍射峰，可能是由于样品包覆TiO2量较少(≤1%)并且TiO2结晶度较低所致。

扫描电镜分析

图2是样品的扫描电镜照片，从图2中可以看出，主体产品磷酸钙的粒径大约为1—2μm，而且分布均匀。

样品防锈性能评价