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发布日期:2024/9/23 13:36:00

      氧化锌晶体在常温常压下星六方纤锌矿结构,结构稳定,可以看作是由四面体配位的氧离子(O2)和锌离子(Zn2+)沿[0001]方向交替堆积而成的层状结构(图2-4)。六方纸锌矿 ZnO 具有两个重要的结构特征,即正负电荷中心和极性表面的对称性,这是Zn0纳米结构压电性能优异和生长行为独特的根源。氧化锌结构中最典型的极性表面是带正电的(0001)-Zn表面和带负电的(000)-0表面,极性表面上的净电荷是离子电荷或非移动电荷。

      表面电荷的分布使得系统的静电能最小,这也是极性表面控制下纳米结构生长的重要驱动力之一。原则上,晶体的平衡形态由标准的 Wulf结构决定,取决于弛豫能,而弛豫能又与晶面和生长方向有关。对于ZnO 晶体,由于弛豫能的不同,动力学参数随晶面和生长方向的变化而变化,所以在一定的生长条件下,晶体生长得到了强化。因此,从降低系统总能量的角度来看,氧化锌微晶通常会发展成具有清晰的、折射率低的品面的三光催化材料的制备科学维形貌。此外,通过在特定平面上选择性吸附添加剂或表面活性剂可以改变表面能,从而相应地控制表面形貌。

水热法制备纳米 ZnO

      目前已有多种方法可合成zn0纳米结构,主要包括气相沉积法、电化学沉积法、溶胶凝胶法等,例如,由Pan等P提出的化学气相传输和冷凝过程(VLS)、由An 等开展的金属-有机化学气相沉积(MOCVD)过程。除此之外还有热蒸发法、分子束外延(MBE)、肽冲激光沉积(PLD)等,如wi等用简单的热蒸发法制备了nO纳米薄片,可用于传感器的制作。尽管人们利用这些技术成功地制备了形态各异的ZnO纳米品体,但是这些技术需要较高的温度、复杂的步骤、昂贵的设备以及严格的实验条件,不宜大规模生产早在20世纪70年代,Laudise和Ballman[]就已经对水热合成技术进行了深入的研究,并合成了 ZnO 品体。

      Pal和 Santiago!”利用低温水热法,通过控制反应混合物的pH,调整品体成核和生长速率,获得了花状、棒状以及片状等不同形态的ZO纳米结构。Zhang等”利用低温水热法进行花状Zn0纳米结构的合成,在水热过程中通过控制反应温度并添加表面活性剂十六烷基三甲基澳化铵(CTAB),使之与ZnO晶胞作用,在ZnO核上形成许多活性中心,制备了由剑状 zn0纳米棒组成的花状结构。Sun 等以涂有 ZnO 薄膜的Si片为基片,以0.1mo1L一的硝酸锌和六亚甲基四胺为原料(密封在90℃玻璃瓶中混合),然后将基片沉入瓶底并于90 ℃保温大于6h,得到 ZnO 纳米管阵列。Liu 和 Zeng!0以 Zn(NO;)、NaOH、CH;CH,OH 和乙二胺为原料,在烘箱中于 180℃保温 20h得到 ZnO纳米杆。Wang等四制备的铅笔状纳米结构具有尖端和高的比表面积,有望被应用于场发射微电子器件。Hirano等!2采用水热法合成的Zn0纳米线阵列表现出温室紫外激光发射行为,可用来制备紫外纳米激光器。表2-2列出了一些制备ZnO的早期较重要的研究报道,包括制备方法和产物形貌。

近年来水热法制备纳米 ZnO成为科研工作者关注的热点,主要原因如下:①水热法采用中温液相控制,能耗相对较低,适用性广泛,既可制备超细粒子,也可以得到尺寸较大的晶体;②原料相对廉价易得,反应在液相快速对流中进行,产率高、纯度高、物相均匀、结晶良好,产物的形状和大小可控;③在水热过程中,可以通过调节反应温度、压力、处理时间、溶液成分、pH、前驱体和矿化剂的种类等因素,来达到有效地控制反应和品体生长特性的目的;④反应在密闭的容器中进行,可控制反应气氛,形成合适的氧化还原反应条件,从而获得某些特殊的物相,尤其有利于有毒体系的合成反应,可以尽可能地减少环境污染。

 

前驱体

反应条件

形貌

醋酸锌、氨水

100 ℃,2 h

纳米棒和纳米花

硝酸锌、氢氧化钠、无水乙醇

190 ℃,12h

由均匀纳米片组装的纳米花

硫酸锌、氢氧化钠、氨水

90 ℃,5h

棒状 Zn0 多级纳米结构

硝酸锌、CTAB、六亚甲基四胺

90 ℃,6h

纳米花

硝酸锌、氢氧化钠、CTAB

220 ℃,30 min

剑麻状纳米结构

硝酸锌、氨水

pH=11.3,70 ℃,12h;pH=10.8,70℃,6h

花状纳米结构;纳米棒阵列

 

醋酸锌、氢氧化钠

75 ℃,30 min

纳米花

醋酸锌、乙醇、咪唑四氟硼酸盐离子液体

180 ℃,12h

纳米棒组成的微球

醋酸锌、氨水、乙醇、2-丙醇

150℃,72h

20~60 nm 颗粒构成的聚集体

醋酸锌、氢氧化钠、六亚甲基四胺

200 ℃,5h

纳米球

 

产品展示

      SSC-PECRS电催化连续流反应系统主要用于电催化反应和光电催化剂的性能评价,可以实现连续流和循环连续流实验,配置反应液体控温系统,实现主要用于光电催化CO2还原反应全自动在线检测系统分析,光电催化、N2催化还原,电催化分析、燃料电池、电解水等。

      SSC-PECRS电催化连续流反应系统将气路液路系统、光电催化反应池、在线检测设备等进行智能化、微型化、模块化设计并集成为一套装置,通过两路气路和两路液路的不同组合实现电催化分析,并采用在线检测体系对反应产物进行定性定量分析。可以适配市面上多数相关的电解池,也可以根据实验需求定制修改各种电催化池。

 

 

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