zno 納米材料

1、氧化鋅納米材料的制備、性能、表征及應(yīng)用綜述氧化鋅納米材料的制備、性能、表征及應(yīng)用綜述楊波楊波（專業(yè)：無機(jī)非金屬材料工程班級：化材1101學(xué)號201144049）摘要摘要：納米材料以其獨特的結(jié)構(gòu)與性能受到世人廣泛的關(guān)注；本文簡要介紹了納米氧化鋅材料的最新制備方法、分析表征方法、主要性質(zhì)、應(yīng)用、生物毒性、未來研究方向及展望。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：納米材料；氧化鋅；制備；生物毒性；研究方向1、前言、前言納米Zn0是一種新型高功能精細(xì)無機(jī)產(chǎn)品，與普通Z

2、nO相比，因其特有的表面效應(yīng)、體積效應(yīng)、量子效應(yīng)和介電限域效應(yīng)等，在催化、光學(xué)、磁性和力學(xué)等方面展現(xiàn)出許多特異功能，特別是它的防紫外輻射及其在紫外區(qū)對有機(jī)物的催化降解作用，使其在陶瓷、化工、電子、光學(xué)、生物、醫(yī)藥等很多領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用ZnO有納米管、納米棒、納米絲和納米同軸電纜、納米帶、納米環(huán)、納米籠、納米螺旋及其超晶格結(jié)構(gòu)等多種納米形態(tài)，是納米材料家族中結(jié)構(gòu)最多樣的成員之一。本文主要評述了近年來氧化鋅納米材料制備的一些新方法，比較了

3、各種方法的優(yōu)缺點；介紹了氧化鋅納米材料的性質(zhì)及其可能的應(yīng)用領(lǐng)域，并對氧化鋅納米材料的發(fā)展前景進(jìn)行了展望。2、氧化鋅納米材料制備的新方法、氧化鋅納米材料制備的新方法對納米材料的研究首先是側(cè)重于制備方法的研究，隨著研究的不斷深入，近年來人們已開發(fā)了一系列制備氧化鋅納米材料的新方法如微波法、靜電紡絲法、離子液體法、脈沖激光燒蝕沉積法、頻磁控濺射法、等，下面將對其一一介紹。2.1、靜電紡絲法靜電紡絲是一種制備納米纖維的技術(shù)這種方法可以十分經(jīng)濟(jì)地

4、制得直徑為納米級的連續(xù)不斷的纖維。近年來，由于對納米科技研究的迅速升溫，靜電紡絲這種可大規(guī)模制備納米尺寸纖維的紡絲技術(shù)激起了人們的廣泛興趣。典型的靜電紡絲裝置見圖1，裝置一般由三個部分組成：高壓直流或交流電源、電紡絲噴嘴、接收電極。聚合物溶液或熔體與高壓電源通過導(dǎo)線相連接收板接地，當(dāng)高壓電施加于聚合物溶液或熔體時，位于針頭頂端的液滴表面強電場作用下，將帶有大量的誘導(dǎo)電荷，液滴在其表面電荷的排斥力和外部電場的庫侖作用力下，變形成泰勒錐狀，

5、當(dāng)電場強度達(dá)到某一臨界值時，靜電力將克服溶液的表面張力，液體流將從泰勒錐頂端噴射而出，在射流運動一段距離后，裂分為許多小的聚合物流。在此過程中，由于受到連續(xù)的電場拉伸作用力微波法具有常規(guī)方法無法比擬的快速、節(jié)能和環(huán)保等優(yōu)點，所制備的材料具有某些特殊的結(jié)構(gòu)和性能。微波作為特殊的電磁復(fù)合能量場，在制備ZnO材料的過程中除了均勻、迅速的熱效應(yīng)外，非熱效應(yīng)的作用機(jī)理有待于進(jìn)一步研究和探討。另外，微波制備ZnO要用于工業(yè)化生產(chǎn)還有許多技術(shù)問題需要

6、解決。2.3離子液體法離子液體法是采用離子液體作為反應(yīng)溶劑來制備納米材料。此法也表現(xiàn)出許多其他方法不具備的優(yōu)點。WangWW等應(yīng)用離子液體法在離子液體BF4中通過控制適當(dāng)?shù)臈l件，成功合成形狀可控的針狀和花狀的ZnO材料。合成快速(5～20)min，也不需要晶種、表面活性劑和模板劑等。但這種方法還是一個比較新的方法，尚待進(jìn)一步完善，如：離子液體制備納米材料時，離子液體的制備時間較長且易受到雜質(zhì)的污染；此外，離子液體的獲得不如水或常用的有機(jī)

7、溶劑方便，這也限制了它的廣泛使用。2.4脈沖激光燒蝕沉積法日本的Okada等運用脈沖激光燒蝕沉積法成功合成了ZnO的納米棒。他們將純度為99.99％ZnO目標(biāo)物在KrF激光下消融，然后在載氣(O2He)氣氛下保持一定的溫度進(jìn)行反應(yīng)，最終在A12O3底物上成功獲得了尺寸為120nm的ZnO納米棒。該法制備納米粒子無需經(jīng)過干燥的過程、工藝簡單、團(tuán)聚少，不需其他處理即可獲得干燥粉體。但由于反應(yīng)溫度較高，需要裝置具有承受高溫或高壓的能力，所以設(shè)

8、備比較昂貴。2.5頻磁控濺射法Kim等使用Si作為襯底，Zn作為靶材料在一定條件下濺射，首先得到了Zn的納米線，經(jīng)過氧化進(jìn)一步得到了形貌規(guī)整、分布均勻的ZnO納米線。使用該制備方法獲得的ZnO無論是結(jié)晶質(zhì)量還是光學(xué)性能都很突出。與目前廣泛采用的氣液固催化機(jī)制制備ZnO低維納米材料相比，射頻磁控濺射法的設(shè)備更為簡單，還可克服氣液固催化生長所固有的雜質(zhì)污染產(chǎn)物的缺點。但射頻磁控濺射法需在高溫下進(jìn)行，對于設(shè)備的要求較高，過程難以控制。除了以上

9、五個相對前沿的方法之外，合成氧化鋅納米材料的方法還包括真空蒸汽冷凝法、球磨法、熱爆法、微乳液法、脈沖激光沉積法（PLD）、噴霧熱解法、模板法等，這幾種方法均可以得到純度高，粒徑和形貌可控的氧化鋅納米材料，但是制備工藝復(fù)雜，抑或是設(shè)備比較昂貴。因此，無論是哪一種合成方法都還需要進(jìn)一步的摸索和完善。3、納米材料的表征、納米材料的表征詳盡的分析表征對于研制納米材料極其重要，關(guān)系到制備材料是否具備設(shè)定的性質(zhì)，是否適合相關(guān)應(yīng)用等。同時，分析表征對