H-,2-O-,2-溶液反應(yīng)法制備納米氧化鋅顆粒及表征.pdf

1、納米氧化鋅顆粒是重要的氧化物半導(dǎo)體材料，具有廣泛的應(yīng)用范圍。本文提出了一種新的制備納米氧化鋅的方法和工藝，對(duì)其結(jié)構(gòu)、光、電性能進(jìn)行了表征，并對(duì)納米氧化鋅的應(yīng)用進(jìn)行了初步研究。 我們知道，目前納米氧化鋅顆粒的制備方法很多，但現(xiàn)有各種制備方法通常存在工藝復(fù)雜、成本高、粒徑與均勻性難以控制、產(chǎn)品純度低的缺點(diǎn)，很難達(dá)到光、電應(yīng)用所需的要求。因此很有必要研究一種純度高、粒度可控且均勻性好、生產(chǎn)成本低、可規(guī)模化生產(chǎn)的納米氧化鋅顆粒的制備方法

2、。為此，本文發(fā)明了一種利用金屬鋅與雙氧水氧化反應(yīng)生成氫氧化鋅溶膠，再通過噴霧熱解以及熱處理生成粒徑可控的納米氧化鋅顆粒的方法。該方法工藝簡單、成本低，可以實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)，特別需要指出的是該方法不同于一般的濕化學(xué)方法，因?yàn)闊o需添加沉淀劑因而產(chǎn)品純度很高。 本文比較系統(tǒng)地對(duì)制備的納米氧化鋅進(jìn)行了表征。利用XRD分析了影響氧化鋅顆粒粒徑的因素，包括金屬鋅與雙氧水反應(yīng)時(shí)的反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)物濃度、溶液PH以及產(chǎn)物的熱處理溫度。實(shí)驗(yàn)

3、結(jié)果發(fā)現(xiàn)，熱處理溫度對(duì)粒徑的影響最大，熱處理溫度從200℃升高到600℃時(shí)，納米氧化鋅顆粒的粒徑從5nm增大到25nm，因此在本論文發(fā)明的方法中，納米顆粒粒徑可以通過控制熱處理溫度來控制。通過FTIR和Raman光譜研究了納米氧化鋅顆粒的中原子的鍵合形態(tài)，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)E1聲子頻率隨著粒徑減小出現(xiàn)較大的藍(lán)移，而E2聲子頻率只有在粒徑較小時(shí)才出現(xiàn)較明顯的紅移，分析表明氧化鋅納米顆粒內(nèi)部可能存在應(yīng)力。利用AFM、SEM和SAXS對(duì)氧化鋅的形貌進(jìn)行

4、了表征，AFM和SEM照片顯示氧化鋅形貌為球形顆粒，SAXS分析結(jié)果顯示這些顆粒沒有明銳的相界面，其質(zhì)量分形維數(shù)為1.9。 納米氧化鋅由于其優(yōu)異的光電性能和潛在的應(yīng)用價(jià)值因而成為研究熱點(diǎn)之一。本文在成功獲得純度高、粒徑可控的納米氧化鋅顆粒的基礎(chǔ)之上，進(jìn)一步研究了納米氧化鋅顆粒的光、電、氣敏性質(zhì)。本文利用紫外可見吸收譜和熒光光譜分別研究了納米氧化鋅顆粒的紫外可見光吸收性能和光致發(fā)光性能。經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)，納米氧化鋅顆粒的光學(xué)禁帶寬度一

5、方面由于量子約束效應(yīng)發(fā)生藍(lán)移，但同時(shí)由于受主束縛激子能量的變化導(dǎo)致紅移。 本文最后部分對(duì)納米氧化鋅顆粒的應(yīng)用進(jìn)行了初步研究。首先，我們制備了納米氧化鋅—二氧化硅溶膠凝膠玻璃，并研究了其光致發(fā)光性能以及影響其發(fā)光性能的因素。其次，采用納米氧化鋅—二氧化硅溶膠凝膠玻璃鹽酸處理法制備了二氧化硅介孔玻璃。第三，我們利用Al摻雜制備了納米氧化鋅導(dǎo)電顆粒，并對(duì)導(dǎo)電顆粒的電阻率的測試方法進(jìn)行了探討。第四，我們制備了納米氧化鋅顆粒膜光電探測器，