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固相反应调控合成不同形貌的ZnO纳米晶体

2018-01-11冯燕翔张旺玺梁宝岩孙长红张宗超

中原工学院学报 2017年6期

冯燕翔, 张旺玺, 梁宝岩, 孙长红, 杨 黎, 张宗超

(1.中原工学院, 郑州 450007; 2.河南省金刚石工具技术国际联合实验室, 郑州 450007;3.昆明理工大学 冶金与能源工程学院, 昆明 650093; 4.郑州恒之锐磨具科技有限公司, 郑州 450006)

ZnO为直接宽禁带半导体材料,室温下禁带宽度达到3.37 eV,激子束缚能高达60 meV,可广泛用于光电器件、表面声波器件、场发射材料、传感器、紫外激光器及太阳能电池等[1-5]。由于结构形貌与材料的性能和应用相关,ZnO纳米材料形貌控制一直是该材料研究领域的热点。

目前,已有多种方法制备低维纳米结构ZnO,诸如电化学沉积法[6]、溶胶-凝胶法[7]、水热法[8-9]、化学气相传输(CVD)法[10-11]等。这些方法具有产品质量好等优点,在合成纳米材料领域显示出了独特的优势,但是通常制备工艺成本较高。固相反应合成ZnO,具有无溶剂、高产率、合成工艺简单等优点。在已有固相反应合成ZnO的报道中[12-14],得到的ZnO晶粒多为颗粒状或棒状,但鲜有片状ZnO的报道。

本文拟通过调整锌盐种类、原料配比与表面活性剂,研究这些因素对ZnO晶粒与形貌的影响。

1 实 验

实验原料为Zn(NO3)2、ZnCl2、Zn(CH3COO)2和NaOH,均为分析纯。各试样按表1的原料配比,在研钵中进行研磨,使其发生固相反应,研磨时间一般为40 min左右。研磨后经多次水洗,放到烘干箱中,温度设定在90 ℃, 保温5 h。

表1 各试样的原料组成

此外,把#1和#2试样在烘干后得到的粉料,与表面活性剂(十二烷基苯磺酸钠)充分混合均匀,得到#7和#8试样。然后把这两种试样放到马弗炉中加热至400 ℃, 保温1 h。

用Rigaku Ultima IV转靶X射线多晶衍射仪(XRD)对合成的粉末进行物相分析(采用Cu kα 辐射)。……

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