微波合成ZnO晶須的工藝與電磁性能研究.pdf

1、本文采用2.45GHz諧振腔式微波加熱設(shè)備，系統(tǒng)研究了合成ZnO晶須的工藝過程、特點及形貌的諸多因素。探索微波固相合成ZnO晶須的理想工藝。實驗證明，微波固相合成能有效控制材料顯微結(jié)構(gòu)，合成了不同形貌的ZnO晶須。通過大量實驗對比，得到了合成線狀、棒狀、管狀ZnO晶須的理想工藝。以ZnO純納米粉為原料，最高溫度控制在1300℃，合成時間50min，在微波腔的低溫區(qū)得到線狀ZnO晶須；在微波腔的高溫區(qū)得到棒狀ZnO晶須。以ZnO納米、微米

2、混合粉為原料，最高溫度控制在1300℃，合成時間50min，混合粉末中納米粉含量為40wt﹪時，得到符合晶體學(xué)結(jié)構(gòu)形貌的棒狀ZnO晶須；納米粉含量為30wt﹪時，得到管狀ZnO晶須。 根據(jù)微波加熱的特點和ZnO晶體的極性生長特性，探討了不同形貌的ZnO晶須的生長機理。研究結(jié)果表明，微波固相合成ZnO晶須的生長機理為固-氣生長。在微波場中ZnO粉末吸收微波能迅速升溫，在高溫區(qū)蒸發(fā)，電離形成Zn蒸氣和O2蒸氣，在低溫區(qū)Zn蒸氣和O2

3、蒸氣重新結(jié)合發(fā)生反應(yīng)，固相ZnO沉積在氣固界面形核長大。通過控制工藝條件，就可生長出不同形貌的ZnO晶須。 采用XRD，SEM對ZnO晶須的結(jié)構(gòu)、形貌進行了表征。結(jié)果顯示：線狀、棒狀、管狀ZnO晶須都有較好的結(jié)晶度，線狀和棒狀ZnO晶須直徑均勻，形貌規(guī)則。 采用波導(dǎo)法，用AgilentN5230A型矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀對ZnO納米粉、微米粉、棒狀晶須的微波電磁性能進行了分析。結(jié)果顯示：棒狀晶須在11GHz左右有很強的微波吸收性