【正文】 事實(shí)上，從DTA去想可以看出從室溫到970℃ZnO多孔納米固體沒有反應(yīng)，而且整個(gè)過程既不放熱也不吸熱。圖6顯示了樣品S5，S6，S7的孔徑分布。作為紫外光電器件制造的重要材料，光致發(fā)光（PL）氧化鋅引起了很長一段時(shí)間的關(guān)注。圖2. 樣品S2（a），樣品S3（b）和納米ZnO的XRD圖譜（c）SEM照片提供給我們另一個(gè)“自組裝過程”存在的證明。由此就可以獲得樣品S8，S9，S10。在這項(xiàng)研究中，我們準(zhǔn)備使用獨(dú)特的溶劑熱分解法（SHP）來制備多孔氧化鋅納米固體，以及對(duì)多孔氧化鋅納米固體的性能進(jìn)行表征。有人還發(fā)現(xiàn)，光致發(fā)光ZnO多孔納米固體自組裝的影響因素。9 閻子峰. 納米催化技術(shù). 化學(xué)工業(yè)出版社. 2003:268318。，在300℃焙燒前驅(qū)體得到的納米ZnO呈球形，粒徑約為5070nm，分布均勻。在反應(yīng)進(jìn)行到60min時(shí)全部取樣離心去上清液用紫外可見光分光光度計(jì)測量吸光度。因此，用它作為染料模型化合物具有一定的代表性[17]。圖316 物料配比對(duì)粒徑的影響 前驅(qū)體焙燒溫度的影響圖317 焙燒溫度對(duì)粒徑的影響焙燒溫度對(duì)納米ZnO的粒徑有重要影響，高的分解溫度可以加快分解，大的成核速率和快的生長速率。DTA曲線在225 ℃左右有一個(gè)明顯的放熱峰，表明前驅(qū)物中OH和CO32的分解基本是同步進(jìn)行的，由熱分析曲線可知前驅(qū)體在350℃已分解完全，因此本實(shí)驗(yàn)選取前驅(qū)體的最低焙燒溫度為350℃。用紅外光譜吸收法測定某物質(zhì)的組成，因其提供信息多且具有特征性亦不受樣品形態(tài)、熔點(diǎn)、沸點(diǎn)和蒸汽壓等影響的有點(diǎn)而被廣泛使用。β，176。具體配比如表35所示：表35 焙燒溫度不同的平行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表焙燒溫度，℃ZnSO4，gNa2CO3，g300400500600700 納米ZnO的表征實(shí)驗(yàn)過程中用到的對(duì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)品進(jìn)行表征的儀器見表36。7H2O作為鋅源。此法一般以溶液在醇類中醋酸鋅為前驅(qū)體，可獲得電學(xué)性能極好的薄膜。 液相沉淀熱分解法[9]是最常用的制備粉末狀納米ZnO的方法，在含鋅的溶液中加入適合的沉淀劑，得到合乎要求的前驅(qū)體，然后在惰性氣氛或是空氣中，對(duì)前驅(qū)體進(jìn)行加熱分解即可得到納米ZnO粉末。2Zn(OH)2其原理是在包含一種或多種離子的可溶性鹽加入沉淀劑后，于一定條件下生成沉淀，并從溶液中析出，然后將陰離子除去，沉淀經(jīng)熱分解后制得產(chǎn)品。因此，無論從基礎(chǔ)理論研究角度而言，還是從實(shí)際應(yīng)用角度而言，納米ZnO制備及其性能的研究都具有重要價(jià)值。因而納米ZnO顆粒具有防紫外線功能，可以應(yīng)用于防化纖紡織品老化、防曬化妝品等領(lǐng)域[7]。表面原子的活性不但引起納米顆粒表面原子輸運(yùn)和結(jié)構(gòu)的變化，同時(shí)也引起表面電子自旋構(gòu)象和電子能譜的變化。納米ZnO粒子，比表面積大，表面自由能高，容易團(tuán)聚，這就導(dǎo)致納米ZnO性能的降低。ZnO納米粒子的制備及表征畢業(yè)論文 目 錄摘 要 IAbstract II第1章 緒論 1 課題背景 1 納米ZnO研究進(jìn)展 1 納米ZnO的結(jié)構(gòu)及基本性能參數(shù) 3 表面效應(yīng) 4 小尺寸效應(yīng) 5 量子尺寸效應(yīng) 5 納米ZnO的應(yīng)用 5 抗紫外線 6 催化降解 6 導(dǎo)電性能 6 氣敏性能 6 光電性能 6 發(fā)光性能 6 課題研究的主要內(nèi)容 7第2章 納米ZnO制備方案及實(shí)驗(yàn)體系的確定 8 納米ZnO制備方法介紹 8 化學(xué)方法 8 物理方法 12 納米ZnO制備方法的確定 12 本章小結(jié) 13第3章 納米ZnO的制備及表征 14 納米ZnO的制備 14 藥品與儀器 14 實(shí)驗(yàn)步驟 14 納米ZnO的表征 16 X射線衍射（XRD） 17 掃描電子顯微鏡（SEM） 19 紅外分光光度計(jì)分析（FTIR） 21 熱重分析 24 納米ZnO粒徑的影響因素 25 攪拌方式的影響 25 反應(yīng)時(shí)間的影響 25 反應(yīng)溫度的影響 25 Zn2+濃度的影響 26 反應(yīng)物配比的影響 27 前驅(qū)體焙燒溫度的影響 28 本章小結(jié) 28第4章 光催化性能及其影響因素的研究 29 光催化實(shí)驗(yàn) 29 藥品與儀器 29 光催化機(jī)理 29 光催化實(shí)驗(yàn)對(duì)象的選取 30 繪制甲基橙標(biāo)準(zhǔn)曲線 30 光催化實(shí)驗(yàn) 31 結(jié)果與討論 32 甲基橙起始濃度的影響 32 ZnO投加量的影響 32 pH值的影響 33 不同焙燒溫度的影響 34 本章小結(jié) 35結(jié) 論 36致 謝 37參考文獻(xiàn) 38附錄 A 39附錄 B 48千萬不要?jiǎng)h除行尾的分節(jié)符，此行不會(huì)被打印。由此對(duì)團(tuán)聚體的控制和分散就成為了研究的又一重要方向。Zn的納米離子在空氣中會(huì)迅速氧化而燃燒，納米顆粒暴露在大氣中會(huì)吸附氣體，并與氣體進(jìn)行反應(yīng)[1]。 催化降解ZnO在能量高于禁帶寬度的紫外光照射下，電子從價(jià)帶躍遷到導(dǎo)帶，同時(shí)在價(jià)帶中留下帶正電荷的空穴。本文主要是通過熱分解法來制備粒徑小、純度高、分布均勻的ZnO納米顆粒。常見的沉淀劑為氨水(NH3H2O→3ZnO+3H2O+CO2 (27)。常用的沉淀劑有：碳酸或碳酸鹽、氨水、氫氧化鈉、尿素等等。 納米ZnO制備方法的確定綜上所述，物理方法雖然擁有較為穩(wěn)定的生長環(huán)境，且生長條件可控，易實(shí)現(xiàn)定向、定型生長，獲得優(yōu)良光電性能的應(yīng)用材料，但是物理方法往往設(shè)備昂貴，不易大批量生產(chǎn)。而常用的碳酸鹽有Na2CONH4HCO（NH4）2CO3，當(dāng)NH4HCO3和（NH4）2CO3在體系中的比例過大時(shí)，溶液中會(huì)存在一定量的NH3，他們會(huì)與Zn2+結(jié)合生成[Zn(NH3)4]2+配合物留在溶液中，從而影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果，故碳酸鹽應(yīng)選取Na2CO3。表36 測試所用儀器一覽表儀器名稱生產(chǎn)廠家Avaster370傅里葉紅外光譜儀Thermo NicoletTGA/SDTA851差熱熱重分析儀瑞士MettlerD/Max2200型X射線衍射分析儀日本理學(xué)公司FEI Sirion掃描電子顯微鏡荷蘭飛利浦公司 X射線衍射（XRD）X射線衍射儀是一種常見的，也是一種最重要的測定晶體結(jié)構(gòu)的方法。D，nm400500 掃描電子顯微鏡（SEM）掃面電子顯微鏡可以獲得晶體試樣的各種物理、化學(xué)性質(zhì)，如形貌、組成、晶體結(jié)構(gòu)、電子結(jié)構(gòu)、內(nèi)部電場和磁場等等。其原理是由于物質(zhì)對(duì)紅外光具有選擇性吸收的，因此不同的物質(zhì)便有不同的紅外吸收光譜，依據(jù)分子紅外光譜的吸收峰位置，吸收峰數(shù)目及其強(qiáng)度，可以鑒定未知化合物的分子結(jié)構(gòu)或確定其化學(xué)基團(tuán)，從而對(duì)物質(zhì)進(jìn)行定性分析；依據(jù)吸收峰的強(qiáng)度與分子或某化學(xué)基團(tuán)的含量有關(guān)，可進(jìn)行定量分析和純度鑒定[15]。 納米ZnO粒徑的影響因素成核和生長是超細(xì)粒子制備過程中的兩個(gè)關(guān)鍵步驟，產(chǎn)物粒子的大小取決于成核速度和晶核生長速度的相對(duì)大小。從圖317可以看出，從300℃到400℃，前驅(qū)體Zn5(CO3)2(OH)6分解得更完全，粒徑變小，而400℃到700℃，高溫使得納米ZnO粒子的布朗運(yùn)動(dòng)加劇，粒子間頻繁的碰撞使得納米粒子逐漸長大，粒徑越來越大。 繪制甲基橙標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制甲基橙標(biāo)準(zhǔn)曲線[1518]的具體方法如下：準(zhǔn)備好蒸餾水l00ml一份，濃度為10，20，30，40，50ml/L的甲基橙標(biāo)準(zhǔn)溶液各100ml；，攪拌均勻；，用pH試紙測量其pH值；；，作為樣品測定的空白校正；，用調(diào)配好的五種標(biāo)準(zhǔn)溶液分別和蒸餾水空白溶液對(duì)比，讀出吸光度數(shù)值。圖46顯示了甲基橙溶液初始pH值對(duì)降解效率的影響，由圖可知，ZnO在催化降解不同初始pH值的甲基橙溶液其降解效率變化很小，我們可以認(rèn)為pH值對(duì)降解效率并無顯著影響，ZnO適合降解各pH值范圍的甲基橙溶液。隨著焙燒溫度的提高，納米ZnO粒子團(tuán)聚成不規(guī)則塊狀，逐漸陶瓷化。10 王振希, 鄭典模, 李建敏等. 直接沉淀法制備納米氧化鋅工藝研究. 無機(jī)工業(yè)鹽, 2006, 38(9):4042；11 湯皎寧, 龔曉鐘, 李均欽. 均勻沉淀法制備納米氧化鋅的研究. 無機(jī)材料學(xué)報(bào), 2006, 21(1):6568。此外，結(jié)果還表明通過改變熱分解溫度、壓力或溶劑的種類可以控制毛孔的數(shù)量和直徑。 實(shí)驗(yàn)在試驗(yàn)中使用試劑是氧化鋅納米粒子（平均粒徑為20納米，從明日納米材料有限公司購買，中國），去離子水，無水乙醇（AR），異丙醇（.）和N，N二甲基甲酰胺（DMF，.）。第四組試驗(yàn)主要是針對(duì)溶劑類型對(duì)試驗(yàn)的影響的研究。從圖3可以看出，隨著溫度的變化，有的樣品的形貌之間的巨大差異。為此，我們還研究了氧化鋅光致發(fā)光過程中“自組裝的影響”。從這些數(shù)據(jù)看，很明顯樣品S5的孔徑范圍主要在1640納米，樣品S6的孔徑范圍主要在1020納米，S7的孔徑范圍主要在48納米。因此，ZnO多孔納米固體在高溫下被認(rèn)為是相當(dāng)穩(wěn)定的，且已確認(rèn)毛孔并沒有吸附水。從圖8看出隨著溫度的增加樣品幾乎沒有重量損失。此外，平均孔徑隨溫度的升高而減小。因此，“自組裝過程”發(fā)生后，體系中出現(xiàn)一些“納米花”。這種現(xiàn)象表明，ZnO納米粒子在S2樣品在水熱處理中可能會(huì)經(jīng)歷一個(gè)“自我組裝過程”。在第三組平行試驗(yàn)中，試驗(yàn)過程與第二組試驗(yàn)相同，只是需要將溫度設(shè)定為200℃，把反應(yīng)釜的壓力設(shè)定為40兆帕,70兆帕,100兆帕。據(jù)預(yù)計(jì)，多孔納米固體將會(huì)廣泛的使用在許多領(lǐng)域，如醫(yī)療、化工、工程、環(huán)保、傳感器制造和發(fā)展的新型復(fù)合材料。相反，如果液相分布不均勻，那么“納米結(jié)晶”將會(huì)富集在液相充足的區(qū)域。8 李秀梅. 納米氧化鋅的性質(zhì)和用途. 通化師范學(xué)院學(xué)報(bào), 2004, 25(4):5456。且用謝樂公式計(jì)算出400℃和500℃，說明隨著溫度的升高ZnO納米粒子長大。用HCl和NaOH調(diào)節(jié)甲基橙溶液的pH值，使得初始溶液的pH值分別為3,4,5,6,7,8,9,10,11。甲基橙是一種較難降解的有色化合物，在酸性和堿性條件下的偶氮和配式結(jié)構(gòu)式染料化合物的主體結(jié)構(gòu)。5Zn2++2CO32+6OH→Zn5(CO3)2(OH)6 (31)Zn5(CO3)2(OH)6→5ZnO+2CO2+3H2O (32)由反應(yīng)方程可以看出CNa：:1時(shí)應(yīng)該最佳，但是由于反應(yīng)體系中物料未完全反應(yīng)導(dǎo)致CNa：CZn為2:1時(shí)得到粒徑最小的ZnO。其中110℃到350℃%，與Zn5(CO3)2(OH)%基本相近，表明350℃左右時(shí)Zn5(CO3)2(OH)6完全分解。~1000μm的電磁波，~，而遠(yuǎn)紅外區(qū)波長在25~1000μm。表37 XRD晶粒度表焙燒T，℃λ，nmθ，176。最后將前驅(qū)體分別在300℃，400℃，500℃，600℃，700℃高溫下焙燒3小時(shí)即得納米ZnO固體粉末。故本實(shí)驗(yàn)采用ZnSO4由于此法無需高真空設(shè)備，因而工藝簡單、經(jīng)濟(jì)。其具體反應(yīng)如下：水解反應(yīng) (210)縮聚反應(yīng) (211) (212)其工藝流程圖如下：圖22 溶膠凝膠法工藝流程圖。H2O (26)煅燒的產(chǎn)物ZnO：ZnCO3其中，直接沉淀法是制備超細(xì)ZnO廣泛使用的一種方法。半導(dǎo)體材料的光、電、機(jī)械等基本性能受半導(dǎo)體納米粒子的維度、形貌和尺寸控制，而其性能決定了它的應(yīng)用。在紫外區(qū)，納米ZnO對(duì)紫外光的吸收能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)強(qiáng)于普通ZnO，說明納米ZnO具有很好的可見光透明性及紫外線遮蔽特性。納米顆粒尺寸小，比表面積大，位于表面的原子占相當(dāng)大的比例，且表面原子所處的晶體場環(huán)境及結(jié)合能與內(nèi)部原子有所不同，周圍缺少相鄰的原子，存在許多懸鍵，并具有不飽和性，因而極易與其它原子相結(jié)合而趨于穩(wěn)定，所以具有很高的化學(xué)活性。由于粒度的變化對(duì)于納米材料的性能有重大影響，因此納米ZnO制備研究的一個(gè)重要方向就是關(guān)于提高對(duì)ZnO粒度的控制。在目錄上點(diǎn)右鍵“更新域”，然后“更新整個(gè)目錄”。純度控制、微觀結(jié)構(gòu)的均勻性控制、穩(wěn)定性控制這些都是目前迫切需要解決的問題。 小尺寸效應(yīng)當(dāng)超微顆粒尺寸不斷減小，在一定條件下會(huì)引起材料宏觀的物理、化學(xué)性質(zhì)上的變化，稱為小尺寸效應(yīng)。導(dǎo)帶中的電子易于與吸附到表面的氧反應(yīng)生成負(fù)氧離子，該負(fù)氧離子能夠氧化多數(shù)有機(jī)物。討論了反應(yīng)物濃度、反應(yīng)體系配比、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間、前驅(qū)物焙燒溫度對(duì)ZnO粒徑的影響，并對(duì)ZnO粒子結(jié)構(gòu)、形貌和性能進(jìn)行了表征。H2O)等。 水熱合法[9]是指在密閉的反應(yīng)器(高壓釜)中，通過將反應(yīng)體系水溶液加熱至臨界溫度，從而產(chǎn)生高壓環(huán)境并進(jìn)行無機(jī)合成的一種有效方法。與其他一些傳統(tǒng)無機(jī)材料制備方法相比，液相沉淀一熱分解法具有如下優(yōu)點(diǎn)：(1)工藝與設(shè)備較為簡單，沉淀期間可將合成和細(xì)化一道完成，有利于工業(yè)化；(2)可以精確控制各組分的含量，使不同組分之間實(shí)