液相化学法制备形貌可控的纳米氧化锌

• 作 者: 黄雯
• 机 构: 北京化工大学
• 出 处: 北京化工大学
• 发表日期: 2008年01期
• 关键词: 氧化锌 纳米材料 晶体生长 形貌可控 pH

本论文采用液相化学合成法,通过改变反应前躯体的浓度、溶液的pH值、及加入不同种类的离子,在低温下制备出多种形貌可控的纳米ZnO晶体,如六方棒状、花状团簇、哑铃状孪生纳米棒等。该方法条件温和,操作流程简单,不需要任何添加剂和模板剂,对环境没有污染。通过X射线衍射（XRD）,研究了样品的结构和组成;并利用场发射扫描电子显微镜（FE-SEM）观察和分析了样品的形貌和精细结构。通过时间实验,讨论了ZnO纳米晶的生长机理。本论文主要包括以下几部分内容:1.具有可控形貌ZnO纳米晶的合成:实验发现,反应条件和参数如反应物Zn²⁺的浓度、溶液的pn值和其它外加离子,对ZnO纳米晶的形貌产生很大影响。在低温下通过合理控制反应条件,制备出了六方棒状、花状团簇、哑铃状孪生纳米棒等多种形貌的ZnO纳米晶。另外,还研究了Na⁺和Cl^-作为添加剂对所制备ZnO纳米晶形貌的影响。2.采用XRD及FE-SEM对ZnO纳米晶的结构及形貌进行表征:结果表明,溶液的pH值是决定纳米ZnO晶体结构和形貌的关键因素。中性条件有利于形成单个独立的纳米ZnO六方棒状结构;而较高的pH值（如pH=10）,有利于形成纳米ZnO花状团簇。另一方面,Zn²⁺的浓度会进一步改变ZnO纳米晶体的精细结构;且随着浓度的逐渐增大,产物的尺寸也相应增加。3.纳米ZnO生长机理研究:通过改变实验的反应时间,讨论了六方棒状、花状团簇、哑铃状孪生纳米棒等形貌的纳米ZnO晶体的形成机制和生长机理。在碱性条件下,首先形成中间产物Zn（OH）₂固体。而在中性条件下,由于OH^-浓度大幅下降,不能形成Zn（OH）₂固体,生长活性中心为ZnO晶核。这就导致在碱性条件和中性条件下,纳米ZnO晶体分别经历了两个不同的形成路径。