微波合成zno納米材料的研究進(jìn)展-資料下載頁(yè)
2025-06-28 18:10本頁(yè)面
【正文】 的頂視圖(左)和45176。傾斜橫截面圖(右)：(a)1s；(b)1min；(c)5min； (d)25min。頂視圖比例尺為200nm，斜截圖為1μm。 接著探究了加熱速率對(duì)生成ZnO形貌的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖33所示?？梢?，隨著加熱速率的提高，針狀ZnO的尺寸雖變小，但ZnO薄膜的致密度變大。這是由于微波加熱能夠?qū)nO的溶解平衡產(chǎn)生很大的偏移，使溶液過飽和度變大，促使ZnO快速成核析出，長(zhǎng)成致密薄膜，由于消耗了大量的鋅源，所以針狀ZnO長(zhǎng)度變短，致使生成薄膜厚度變小。圖33 不同加熱速率對(duì)溶液E生長(zhǎng)薄膜的影響：(a)在傳統(tǒng)加熱爐上90℃保溫兩小時(shí)；(b)用13W功率3分鐘加熱到90℃，并保溫5分鐘；(c)用50W功率45秒鐘加熱到90℃，并保溫5分鐘。 生長(zhǎng)溶液的PH值和氨濃度對(duì)ZnO的沉積有很大的影響，圖34展示了不同PH時(shí)隨著反應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng)所生成ZnO外延薄膜的形貌。可見，溶液PH值為10和11時(shí)，大部分ZnO的沉積是在5分鐘之內(nèi)完成的，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，只是表面形貌發(fā)生變化。而PH值為12時(shí)，起初只是形成納米線陣列，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，納米線陣列合并形成致密薄膜。并且從圖中可以看出，生成的ZnO產(chǎn)物沒有六方晶柱或者金字塔特點(diǎn)，可見ZnO的生成過程是在動(dòng)力學(xué)控制過程而不是在熱力學(xué)控制過程。圖34 molL1不同PH值的生長(zhǎng)溶液在90℃保溫不同時(shí)間所生長(zhǎng)ZnO薄膜的45176。斜截面電鏡圖。比例尺長(zhǎng)1μm。通過XRD分析可知，形成的ZnO薄膜具有單向生長(zhǎng)的六方纖鋅礦結(jié)構(gòu)，并且從半峰寬可看出該ZnO薄膜具有一定程度的馬賽克結(jié)構(gòu)。該方法是第一次報(bào)道使用微波輔助加熱在低溫水溶液中制備ZnO外延薄膜，雖在快速合成ZnO外延薄膜方面有著重大意義，但關(guān)于生成ZnO薄膜的性質(zhì)和沉積條件的優(yōu)化還需進(jìn)一步的研究。4 結(jié)論與展望以上實(shí)驗(yàn)研究表明，微波制備ZnO納米材料具有常規(guī)方法無法比擬的優(yōu)勢(shì)，如高效節(jié)能、環(huán)保、快速、產(chǎn)品形態(tài)均一、性能良好等，具有廣闊的應(yīng)用前景，有望推廣到大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)中去。然而微波作為特殊的電磁復(fù)合能量場(chǎng)，在制備ZnO納米材料的過程中除了均勻、迅速的熱效應(yīng)外，非熱效應(yīng)的作用機(jī)理尚不完善，有待于進(jìn)一步研究和探討，以更好的優(yōu)化實(shí)驗(yàn)條件。另外，微波制備ZnO納米材料要用于工業(yè)化生產(chǎn)還有許多技術(shù)問題需要解決，例如微波反應(yīng)裝置的大型化和連續(xù)化操作，整個(gè)反應(yīng)系統(tǒng)的控制等問題。隨著科技的創(chuàng)新和進(jìn)步，微波制備ZnO納米材料技術(shù)會(huì)逐步發(fā)展和完善，以至實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，微波技術(shù)也將會(huì)拓展、延伸到其他材料的制備和生產(chǎn)中，進(jìn)一步推動(dòng)綠色化學(xué)技術(shù)的發(fā)展。參考文獻(xiàn)[1] S M Mahpeykar, J Koohsorkhi, H Ghafoorifard. Ultrafast microwaveassisted hydrothermal synthesis of long vertically aligned ZnO nanowires for dyesensitized solar cell application[J]. Nanotechnology, 2012, 23(16):17[2] Xiaowei Zhao , Limin Qi. Rapid microwaveassisted synthesis of hierarchical ZnO hollow spheres and their application in Cr(VI) removal[J]. Nanotechnology, 2012, 23(23):17[3] Jacob J. Richardson, Frederick F. Lange. Rapid synthesis of epitaxial ZnO films from aqueous solution using microwave heating[J]. Journal of Materials Chemistry, 2011, 21(6):185918
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