微波合成zno納米材料的研究進展(專業(yè)版)

　　

【正文】 比例尺長1μm。可見，隨著反應(yīng)時間的延長，薄膜厚度起初逐漸增加，最后厚度不變，甚至略有下降。g?1，其次是ZnO納米粒子，吸附效果最差的是商業(yè)ZnO粉末，可見，與傳統(tǒng)加熱方式相比，微波加熱熱效率高，可顯著縮短反應(yīng)時間和大大改進獲得的ZnO空心球的質(zhì)量。電子衍射圖中清晰的衍射環(huán)表明氧化鋅是纖鋅礦結(jié)構(gòu)。雖然近來報道超聲輻射30分鐘即可快速合成ZnO空心球，然而此方法中使用的二甲亞砜有機溶劑有毒性，很大程度上限制了其應(yīng)用。根據(jù)圖12(b)可知，隨著功率的增加，ZnO納米線的生長速度增大，并且隨著時間的延長可繼續(xù)生長。然而，水熱法合成ZnO納米線存在耗時問題，并且均相成核消耗大量的前驅(qū)溶液，迫使不停的更換溶液以保持生長所需的濃度。本文選取了三篇巧妙利用微波輔助合成ZnO納米材料的文獻進行綜述，分別介紹了微波輔助合成ZnO納米線陣列、ZnO空心球和ZnO外延多晶薄膜的研究進展，并展望了其發(fā)展趨勢和應(yīng)用前景。從圖12(a)可見，在擇優(yōu)生長法和快速微波輔助合成法的生長初期，微波輔助合成法能夠促進納米線的生長，并且隨著微波功率的增大，可顯著增強納米線的生長速率。由于微波輔助超快合成ZnO納米線陣列的方法可大規(guī)模制備ZnO納米線，降低生產(chǎn)成本，這為未來ZnO納米線在半導(dǎo)體器件中的應(yīng)用提供了美好前景。圖21(a)顯示的是微波加熱30min所得ZnO產(chǎn)物的低倍數(shù)電鏡照片，可見ZnO球形貌均衡，粒徑分布400~700nm，平均直徑為580nm。反應(yīng)12小時后，圖24 (a)和(b)的結(jié)果顯示只有粒徑約為25nm的納米顆粒和不規(guī)則的軟團聚現(xiàn)象，與微波加熱條件下反應(yīng)5分鐘的結(jié)果有些相似。圖27 在不同溶劑200℃微波加熱30min下獲得的ZnO產(chǎn)品的SEM圖像((a),(c))和TEM圖像((b),(d))：(a),(b)水；(c),(d)苯甲醇。結(jié)束時，冷卻至約50℃，取出樣品，用去離子水清洗，用壓縮空氣吹干。圖34 mol4 結(jié)論與展望以上實驗研究表明，微波制備ZnO納米材料具有常規(guī)方法無法比擬的優(yōu)勢，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。傾斜橫截面圖(右)：(a)1s；(b)1min；(c)5min； (d)25min。表21 不同ZnO樣品的表面積和對于Cr4+的吸附容量（Cr4+ mg因此，反應(yīng)機理可闡述為醋酸鋅和乙醇發(fā)生了酯化反應(yīng)生成了乙酸乙酯和ZnO，并且微波加熱可能顯著促進了酯化反應(yīng)的反應(yīng)速率。圖22中N2吸附解吸等溫線表明獲得的具有分層結(jié)構(gòu)的ZnO空心球具有平均孔徑約為23nm的介孔結(jié)構(gòu)， m2并通過對形成過程中時間因素的研究，提出了ZnO空心球是由ZnO納米顆粒在乙酸乙酯氣泡模板上自組裝形成的反應(yīng)機理。min?1，遠高于常見水熱生長方法的生長速率。首先分別用洗滌劑、丙酮、去離子水清洗鍍有氧化銦錫薄膜的玻璃襯底，在氮氣流中吹干，用膠帶把襯底的特定區(qū)域覆蓋以防在上面沉積晶種。近年來，微波技術(shù)大量應(yīng)用于材料化學(xué)和催化化學(xué)領(lǐng)域，日益顯示其獨特優(yōu)勢。圖11(d)是兩次旋涂接種的襯底上生長的納米線陣列電鏡圖，納米線直徑分布窄，對齊效果好，可見，增大襯底接種厚度，可獲得高品質(zhì)的納米線陣列。比例尺為200nm。并且使用水和苯甲醇作為溶劑，做了對比實驗。當反應(yīng)時間延長到30min，生成大量均勻的由30nm左右ZnO納米顆粒構(gòu)成的粒徑分布400~700nm的ZnO空心球。當苯甲醇作為溶劑時，從圖27(c)和(d)可見，只獲得了ZnO納米粒子，這和文獻中報道的微波輔助苯甲醇溶劑法合成ZnO納米粒子的結(jié)果一致。ZnO沉積實驗使用的生長溶液是不同PH值和氨濃度的飽和ZnO水溶液，具體參數(shù)見表31。可見，溶液PH值為10和11時，大部分ZnO的沉積是在5分鐘之內(nèi)完成的，隨著時間的延長，只是表面形貌發(fā)生變化。隨著科技的創(chuàng)新和進步，微波制備ZnO納米材料技術(shù)會逐步發(fā)展和完善，以至實現(xiàn)工業(yè)化，微波技術(shù)也將會拓展、延伸到其他材料的制備和生產(chǎn)中，進一步推動綠