【正文】 實驗部分15a)b)圖 不加表面活性劑所得產物 SEM照片東華理工大學畢業(yè)設計（論文） 實驗部分16a)b)圖 添加表面活性劑所得產物 SEM照片東華理工大學畢業(yè)設計（論文） 實驗部分17 表面活性劑的影響某些物質當它們以低濃度存在于某以系統(tǒng)中時，可被吸附在該系統(tǒng)的表面（界面）上，使這些表面張力（或表面自由能）發(fā)生明顯降低的現(xiàn)象，這些物質稱為表面活性劑。 結果與討論 產物的結構分析對兩種方法所的產物進行 XRD 結構分析，其譜圖都如 所示。東華理工大學畢業(yè)設計（論文） 實驗部分132 實驗部分 實驗儀器及試劑 實驗儀器實驗儀器 型號 生產廠家定時加熱磁力攪拌器 EMS3A 天津歐諾儀器儀表有限公司電子天平 LP502A 常州市衡器廠燒杯量筒反應釜 自備 實驗試劑實驗試劑 級別 生產廠家水合硝酸鋅 分析純 天津大茂化學試劑廠 氫氧化鈉 分析純 天津大茂化學試劑廠蒸餾水 自制表面活性劑 分析純 中國醫(yī)藥（集團）上?；瘜W試劑廠 實驗設計 實驗原理先制備氫氧化鋅膠體作為前驅物，然后在中性介質的水熱條件下進行水熱反應。在眾多的生長方法中，水熱法是生長 ZnO 的重要方法，從目前報道來看，水熱法生長的 ZnO 晶體質量最好。按照這一觀點，發(fā)展了 ZnO 晶體薄膜的定向生長技術，使得納米薄膜的生長技術獲得快速發(fā)展。（6）獲得了各種形態(tài)的納米 ZnO 材料。稀磁半導體同時利用了電子的電荷屬性和自旋屬性進行信息處理和存儲，使計算機的結構更加簡化，功能更強大。因此 ZnO更適合制作在室溫下或更高溫度下工作的紫外發(fā)光器件。該方法的主要特點有: (1)過程是在壓力與氣氛可以控制的封閉系統(tǒng)中進行的；(2)相比熔體法和助熔劑法， 其生長溫度很低； (3)生長區(qū)基本處于恒溫和等濃度狀態(tài)，且溫度梯度很??；（4）屬于稀薄相生長，溶液粘度很低。之后將該飽和溶液置于低溫處，形成過飽和狀態(tài)，晶體生長開始。 水熱法水熱合成方法 【16】 被認為是制備納米或微米的金屬氧化物晶體最好的方法。但該法的不足之處是反應過程耗時長，沉淀劑用量大，產率相對較低。影響溶膠－凝膠材料的因素很多，包括前驅體、東華理工大學畢業(yè)設計（論文） 緒論8溶劑、水量、反應條件、后處理條件等等。溶膠凝膠方法是濕化學反應方法之一。 納米 ZnO 的制備技術正因為氧化鋅的用途如此之多，所以其制備技術也就成為各位學者的研究熱點。將納米 ZnO 添加到各種涂料中，用子各種材料表面涂層，具有很好的抗潮、抗腐蝕性、耐光性和耐候性，并可顯著提高涂膜的機械強度和附著力。同時利用摻雜制備的納米ZnO 薄膜，具有優(yōu)異的光電性能，如高的電導率、寬的禁帶寬度等，因此可應用于太陽能電池、電致發(fā)光等方面。此外 ZnO 對多種可燃性氣體具有較高的氣體敏感度，如通過摻雜可對硫化氫、氟立昂、酒精蒸汽和二氧化硫等氣體的選擇性檢測。通過研究液氮溫度下，納米 ZnO 光催化氧化 C7H16 和S02 過程中發(fā)現(xiàn)，其光催化活性隨其順磁共振(ESR )信號強度的減小而下降。主要用途如圖 所示。從結晶化學角度分析，晶體中的陽離子是構成晶體的主要結構骨架，負離子配位四面體是晶體的基本結構基元，因此晶體中的負離子配位多面體就成為研究晶體結構與形貌的基本結構基元。 ZnO 具有光致發(fā)光性，可以被多種光波激發(fā)而發(fā)光，并且具有發(fā)光亮度高、可見光區(qū)發(fā)光波長范圍寬、發(fā)光余輝少以及量子效率較高的特點。在接近 0K 的超低溫范圍內，ZnO 表現(xiàn)出奇特的性質，即隨著溫度的升高，體積收縮而不是膨脹。它在量子器件、特種精細陶瓷、太陽能利用、環(huán)保催化劑、醫(yī)藥、化妝品等方面有著十分廣泛的應用前景,還可用作氣體傳感器的敏感材料、熒光體、紫外線遮蔽材料、圖像記錄材料、壓電材料、變阻器、壓敏電阻 、催化劑 、磁性材料、陶瓷材料、高密度信息存儲材料?！　≡诩{米材料中，納米晶粒和由此而產生的高濃度晶界是它的兩個重要特征。它的微粒尺寸大于原子簇，小于通常的微粒，一般為100~102nm。尤其是在現(xiàn)代高科技的時代，材料的性能方面表現(xiàn)的非常突出?！　?984年德國薩爾蘭大學的 Gleiter 以及美國阿貢試驗室的 Siegel 相繼成功地制得了純物質的納米細粉。其常規(guī)納米材料中的基本顆粒直徑不到100nm，包含的原子不到幾萬個。ZnO 優(yōu)良的物理性能，使它在太陽能電池、氣體傳感器、納米激光、半導體發(fā)光和光致熒光儀器等 【1】 方面有著重要的應用，成為半導體氧化物研究的重點。ZnO 可與許多有機物反應，如與脂肪酸反應，ZnO 可與脂肪酸的不飽和鍵合并發(fā)生失水反應；在橡膠硫化時參與反應，ZnO可加速硫與橡膠分子之間的鍵合。 ZnO 的晶體結構ZnO 是光電和壓電相結合的直接寬禁帶半導體材料，晶型為六角柱結構【3】 (hexagonal)，屬于 P63mc 空間群，晶格常數(shù)為a=，c=， c/a=，比理想的六角柱密堆積，結構的 稍小。上、下兩層四面體的頂角和面與六方柱之間的對應關系是相同的。這一新的物質狀態(tài)，賦予了 ZnO 這一占老產品在眾多領域表現(xiàn)出巨大的應用前景。另外，在紫外線照射下，納米 ZnO 光催化反應可除去多種有毒氣體，并能與多種有機物(包括細菌內的有機物)發(fā)生氧化反應，從而把大多數(shù)病毒和細菌殺死，因此可被廣泛應用于空氣凈化、廢水處理等領域 【6】 。由于 ZnO 薄膜的量子尺寸效應，比 GaN 史高的量子效率 。同時這種陶瓷制品，具有良好的韌性，這是由于納米超微粒子制成的固體材料具有大的界面，界面原子排列相當混亂。另外添東華理工大學畢業(yè)設計（論文） 緒論7加納米 ZnO 的涂料對電磁波、雷達波具有很強的吸收性，且顏色淺，涂層薄，因此用于飛機、導彈、潛艇、艦艇等武器裝備上作軍事隱形材料，可以極大提高它們的戰(zhàn)斗生存能力，在軍事、國防上都具有重大的意義 【10】 。目前制備納米氧化鋅的方法主要有溶膠凝膠法、直接沉淀法、均勻沉淀法、乳液法和水熱法等。通常溶膠顆粒的尺寸取決于溶液的組成，pH 值和反應溫度。但同時也存在一些缺點：所用原料多為有機化合物，成本較高有些對健康有害；處理過程時間較長，產品易產生開裂；若燒結不夠完善，產品中會殘留細孔及輕基或有機物，而后者會使產品呈現(xiàn)黑色。本法是利用兩種互不相溶的溶劑在表面活性劑的作用下形成均勻的乳液，劑量小的溶劑被包裹在劑量大的溶劑中形成一個微泡，微泡的表面被表面活性劑所包裹。更重要的是可以通過調整生長條件(溶劑的種類、溶液的 pH、反應的溫度、時間等)來控制納米顆粒的晶體結構、結晶形態(tài)與晶粒純度。使得所得晶體的缺陷密度要小于 500cm2。 ZnO 晶體的研究進展及現(xiàn)狀 ZnO 晶體的研究進展早在二十世紀六、七十年代，ZnO 晶體的研究工作就已經開始，但由于當時的 ZnO 晶體的用途主要集中在聲表和壓電領域，限于當時器件和集成電路的技術水平，對 ZnO 晶體的質量要求不是很高，同時 ZnO 單晶生長困難，高質量的 ZnO 晶體需要復雜的設備和相應的生長技術 【17】 。一系列研究工作表明 ZnO 半導體有可能制成性能優(yōu)良的紫外發(fā)光半導體激光器。（2）合成了高摻雜的 N 型和 P 型半導體，P 型摻雜的載流子濃度達到11024/m3，并具有良好的紫外發(fā)光性能。因此合成高質量、缺陷少、純度高的 ZnO 單晶體成為研究工作的重點內容之一。長春光學精密機械與物理研究所、中國科技大學、吉林大學、浙江大學、山東大學、科學院半導體研究所、北京大學、南京大學、北方交通大學、南昌大學、天津大學、武漢大學、上海光學精密機械研究所等均開展了ZnO 半導體的研究工作。ZnO單晶研究較少，主要是 ZnO 單晶生長困難，大尺寸、高純、位錯少的單晶難以獲得。對添加表面活性劑與未添加表面活性劑所得的產物分別用掃描電鏡觀察其形態(tài)并比較分析。由圖 的兩張圖片可以看出，所得到的 ZnO 微晶均呈長針狀，且粗細非常均勻，表面干凈，幾乎沒有 ZnO 小顆粒附著。在本次實驗中，兩種方法是在相同的環(huán)境（如：時間、溫度以及溶液酸堿度）下發(fā)生反應，也就是說產物形貌的變化與反應時間、反應體系的溫度及溶液酸堿度等因素無關。東華理工大學畢業(yè)設計（論文） 結論183 結論本實驗采用水合硝酸鋅和氫氧化鈉為原料，在 100℃的水熱條件下制備合成了氧化鋅微細粉體。長條狀的氧化鋅微晶常用于橡膠填充劑；而顆粒狀的氧化鋅微晶則在涂料方面用途很廣。大