微波合成ZnO晶須的工藝與電磁性能研究.pdf_第1頁(yè)
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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(guò)程、特點(diǎn)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(shí)驗(yàn)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(guò)大量實(shí)驗(yàn)對(duì)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(shí)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(shí)間50min,混合粉末中納米粉含量為40wt﹪時(shí),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(shí),得到管狀ZnO晶須。 根據(jù)微波加熱的特點(diǎn)和ZnO晶體的極性生長(zhǎng)特性,探討了不同形貌的ZnO晶須的生長(zhǎng)機(jī)理。研究結(jié)果表明,微波固相合成ZnO晶須的生長(zhǎng)機(jī)理為固-氣生長(zhǎng)。在微波場(chǎng)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(zhǎng)大。通過(guò)控制工藝條件,就可生長(zhǎng)出不同形貌的ZnO晶須。 采用XRD,SEM對(duì)ZnO晶須的結(jié)構(gòu)、形貌進(jìn)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(duì)ZnO納米粉、微米粉、棒狀晶須的微波電磁性能進(jìn)行了分析。結(jié)果顯示:棒狀晶須在11GHz左右有很強(qiáng)的微波吸收性

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