纳米氧化锌的合成及性能表征文献综述

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1、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

2、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

3、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

4、，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。二、纳米氧化锌的制备方法随着对纳米ZnO性能研究的深入，纳米ZnO的制备方法应运而生，概括起来一般可分为物理方法和化学方法。物理方法又叫机械法(或粉碎法)7，是采用特殊的粉碎技术，把普通级别的氧化锌粉碎至超细。化学方法又叫造粒法，是在控制一定的条件下，从原子或分子的成核、生长或化合凝聚成具有一定尺寸和形状的粒子。化学方法主要有：化学沉淀法、溶胶一凝胶法，乳化

5、法、微乳化法、固相化学反应法等[1-7]。2.1物理法张伟等[8]研究了利用立式振动磨制备纳米ZnO的过程和技术、磨介的尺寸和进料的细度影响着粉碎性能。但是所得颗粒较大，达不到纳米级。2.2化学法2.2.1固相法俞建群等[9]利用低热固相配位化学反应合成纳米ZnO，他们以草酸(H2C2O4)和二水合醋酸锌(Zn(Ac)2·2H2O)为原料，以其摩尔比为1:1的量于研钵中充分研磨30min，固相产物在烘箱中于70oC真空干燥4h，得到前驱物。将前驱物置于马沸炉中加热升温至其分解温度460oC，保持2h,即得纳米ZnO。该法克

6、服了传统湿法存在团聚现象的缺点，同时反应具有无需溶剂、产率高、反应条件易掌握等优点，是一种简单可行的方法。2.2.2溶胶-凝胶法凝胶(sol—gel)法是将金属醇盐或无机盐溶于水或有机溶剂，在低温下通过水解、聚合等化学反应，形成内含纳米粒子的溶胶，再转化为具有一定空间结构的凝胶。然后经过适当热处理或减压干燥，制备出相应的粉末、薄膜和固体材料的方法。HohenbergerG[10]等利用乙酸锌为原料，在有机介质中采用s0l—gel法制备出粒径为10nm左右的ZnO。MeulenkampEricA[11]等用此法制备了粒径小于

7、10nm的ZnO纳米粒子。此法的优点是反应过程易控制，处理温度低，粒径分布窄，纯度高，纳米颗粒分散均匀。但成本昂贵，周期长，产量小，热处理时易团聚且污染环境，难以实现工业化生产。2.2.3微乳液法微乳液法[12-15]是将锌盐溶液溶于有机溶剂(如苯，环已烷，正丁醇等)中，搅拌得透明液，再加入沉淀剂，乳状液回流除水后即得纳米ZnO微粒溶胶。溶胶再经分离、洗涤、加热得纳米ZnO。崔若梅等[16]采用不同的微乳液和适宜的反应条件，制备出粒径为25～30nm的ZnO。微乳液法合成的纳米ZnO平均粒度较小，且结构均匀，分散性好。2.

8、2.4均匀沉淀法均匀沉淀法[17-18]是利用某一化学反应使溶液中的构晶离子由溶液中缓慢、均匀的释放出来。该法中加入的沉淀剂(如尿素、六次甲基四胺等)不是立刻与沉淀组分发生反应，而是通过化学反应使沉淀剂在整个溶液中缓慢生成。本文作者采用此法对纳米ZnO7的制备条件进行了研究，制备出粒径为llnm的ZnO