氧化锌纳米材料制备及应用研究.doc

1 纳米 ZnO 的合成及光催化的研究进展摘要: 综合叙述了以纳米 ZnO 半导体光催化材料的研究现状。主要包括纳米光催化材料的制备、结构性质以及应用, 同时结合纳米 ZnO 的应用和光催化的优势阐述了后续研究工作的主要的研究方向。关键词:纳米; 光催化;应用 ZnO 光催化材料的研究进展纳米氧化锌的制备技术国内外有不少研究报道,国内的研究源于 20 世纪 90 年代初,起步比较晚。目前, 世界各国对纳米氧化锌的研究主要包括制备、微观结构、宏观物性和应用等四个方面, 其中制备技术是关键, 因为制备工艺过程的研究与控制对其微观结构和宏观性能具有重要的影响[1] 。综合起来,纳米氧化锌的化学制备技术大体分为三大类:固相法、液相法和气相法。 固相法固相法又分为机械粉碎法和固相反应法两大类,前者较少采用,而后者固相反应法,是将金属盐或金属氧化锌按一定比例充分混合, 研磨后进行燃烧, 通过发生固相反应直接制得超细粉或再次粉碎的超细粉。固相配位化学反应法是近几年刚发展起来的一个新的研究领域, 它是在室温或低温下制备可在较低温度分解的固相金属配合物, 然后将固相产物在一定温度下热分解,得到氧化物超细粉。运用固相法制备纳米氧化锌具有操作和设备简单安全, 工艺流程短等优点, 所以工业化生产前景比较乐观, 其不足之处是制备过程中容易引入杂质, 纯度低,颗粒不均匀以及形状难以控制。王疆瑛等人[2] 以酒石酸和乙二***四乙酸为原料, 采用固相化学反应法在 450 ℃热分解 4h 得到具有纤锌矿结构的 ZnO 粉体, 通过 X 射线衍射及透射电镜结果分析, 合成的产物粒径均小于 100nm , 属于纳米颗粒范围, 而且颗粒大小均匀, 粒径分布较窄, 并采用静态配气法对气敏特性的研究发现,对乙醇气体表现了良好的灵敏性和选择性。 气相法气相法是直接利用气体或通过各种手段将物质变为气体并使之在气体状态下发生物理或化学变化, 最后在冷却过程中凝聚长大形成超微粉的方法。气相法包括溅射法、化学气相反应法、化学气相凝聚法、等离子体法、激光气相合成法、喷雾热分解法等。运用气相法能制备出纯度高、分散性好的纳米氧化锌粉体, 但是其工艺复杂, 设备昂贵, 一般需要较高的温度和能耗。赵新宇等[3] 利用喷雾热解技术, 以二水合醋酸锌为前驱体通过研究各操作参数对粒子形态和组成的影响,在优化的工艺条件下制得 20-30nm 粒度均匀的高纯六方晶系 ZnO 粒子。研究发现, 产物粒子分解程度随反应温度的提高、溶液浓度和流量程度的降低而增大, 随压力的升高先增大后略有减小,粒子形态与分解程度密切相关,只有当分解程度高于 90% 以上, 才能获得形态规则、粒度均匀的产物粒子, 并且由理论计算和实验结果的比较推断出喷雾热解过程超细 ZnO 粒子的形成机理为一次粒子成核- 分裂机理。 液相法液相法制备纳米微粒是将均相溶液通过各种途径使溶质和溶剂分离, 溶质形成一定形状和大小的颗粒, 得到所需粉末的前驱体, 热解后得到纳米微粒。液相法是目前实验室和工业广泛采用的制备纳米粉体的方法。与其他方法相比,该法具有设备简单,原料容易获得,纯度高, 均匀性好, 化学组成控制准确等优点, 主要用于氧化物超微粉的制备。因此本课题也 2 就是基于此来研究几种液相法制备纳米级氧化锌粉体的机理及