表面活性劑助功能納米ZnO的合成與表征.pdf

1、納米材料近年來(lái)已成為當(dāng)今許多學(xué)科研究的熱點(diǎn)，納米材料在結(jié)構(gòu)、光電、化學(xué)性質(zhì)等方面的誘人特征，正引起材料科學(xué)家的濃厚興趣。納米材料的發(fā)展對(duì)于人們進(jìn)一步認(rèn)識(shí)固體材料的本質(zhì)結(jié)構(gòu)、性能具有十分重要的價(jià)值，科學(xué)家們把這種材料譽(yù)為“21世紀(jì)最有前途的材料”。 納米ZnO由于其尺寸介于原子簇和宏觀微粒之間，具有納米材料的體積效應(yīng)、表面效應(yīng)、宏觀量子隧道效應(yīng)等許多宏觀材料所不具有的特殊性質(zhì)，使其在光吸收、敏感、催化及其他功能特性等方面展示出引人

2、注目的應(yīng)用前景。各種方法被用來(lái)合成納米ZnO，形貌各異的ZnO結(jié)構(gòu)如雨后春筍問(wèn)世于實(shí)驗(yàn)室。尺寸與形貌決定了納米材料的應(yīng)用前景。因此，科研作者孜孜以求尋找最簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)方法，合成結(jié)構(gòu)新穎的小尺寸納米ZnO材料，不斷開(kāi)拓納米ZnO的應(yīng)用前景。本文以六亞甲基四胺與水合硝酸鋅鹽為反應(yīng)物來(lái)合成納米ZnO，使用表面活性劑來(lái)控制納米ZnO的尺寸與形貌。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下： 1)在四種表面活性劑PAM-10000、PAM-CTAC、PAM-LC、PAM

3、-1500作用下，部獲得了螺母狀或類螺母狀納米ZnO結(jié)構(gòu)。分別討論了不同表面活性劑作用下，影響這種新穎結(jié)構(gòu)形成的因素。在反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)溫度、反應(yīng)物濃度、表面活性劑濃度、磁力攪拌等影響因素中，表面活性劑是一個(gè)最關(guān)鍵因素。表面活性劑存在于否決定螺母狀或類螺母狀納米ZnO是否形成。另外，磁力攪拌也是一個(gè)決定因素，只有在不攪拌的情況下，才形成這種新穎的納米ZnO結(jié)構(gòu)。 2)在四種表面活劑作用下，螺母狀或類螺母狀納米ZnO的形成時(shí)間有較大

4、的差異。其中PAM-CTAC所需時(shí)間最短，只需反應(yīng)2.5個(gè)小時(shí)，螺母狀納米ZnO產(chǎn)率就達(dá)到最大值，并且顆粒尺寸最小。相同條件下，所需時(shí)間最長(zhǎng)的是PAM-LC，反應(yīng)時(shí)間為10小時(shí)，才有少量的螺母狀結(jié)構(gòu)出現(xiàn)。 3)PAM-1500作用下，ZnO結(jié)構(gòu)為類螺母狀，與其他三種表面活性劑作用下ZnO的形貌稍有不同。不但如此，PAM-1500作用下，這種類螺母結(jié)構(gòu)的形成受環(huán)境因素影響較大。環(huán)境溫度低于18℃時(shí)，表面活性劑濃度增到3g/l，仍有

5、少量類螺母狀納米ZnO存在。環(huán)境溫度升高后，反應(yīng)條件不變，但無(wú)法獲得這種新穎結(jié)構(gòu)。產(chǎn)生這種原因可能與PAM-1500在不同環(huán)境溫度下對(duì)ZnO形貌的控制能力不同有關(guān)。 4)盡管這四種表面活性劑作用下，納米ZnO的形貌相同或相類，但研究反應(yīng)過(guò)程發(fā)現(xiàn)，它們的形成機(jī)理有一定的差別。但由于沒(méi)有確切的證據(jù)，本文只能給出螺母狀或類螺母狀納米ZnO可能的形成機(jī)理。 5)熒光光譜顯示，這種螺母狀納米ZnO結(jié)構(gòu)的本征發(fā)射峰發(fā)生紅移到可見(jiàn)光區(qū)