ZnO纳米粒子的制备及表征毕业论文Word下载.doc

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合成；

光催化

ThePreparationofNanometerZnOandCharacterization

Abstract

Inthefirstpart,thispaperintroducessomepreparationmethodsofnanometerZnO,suchasdirectprecipitationmethod,sluggishprecipitation,Hydrothermalsynthesis,methodofsol-gel,thermaldecomposition,pulsedlaserdeposition,mol-

ecularbeamepitaxy,pulverizationdecompositionprocessmethod.WedecidedtousethethermaldecompositionmethodinpreparationofnanometerZnO,duetothismethodhassimpleequipment,easyoperationandsmallerporediameternanometerZnOwaspreparation.InordertodeterminethebestpreparationconditionofnanometerZnO,WepreparedsomenanometerZnOindifferentrea-

ctiontime,reactiontemperature,thromaofZn2+,materialblendingrationandsint-

eringtemperatureofprecursor.Recurtoparticlesizemeasurement,thebestcon-

ditionofpreparationfornanometerZnO.Whenreactiontimeis1.5hour,reactiontemperatureis80℃,thromaofZn2+is1.2mol/L,nNa：

nZnis2:

1andsinteringtemperatureofprecursoris300℃,diameterofnanometerZnOisminimal.Nano-

meterZnOthataveragegrainsizeis50-70nmwaspreparedinthebestConditions.ThenanometerZnOwascharacterizedbyXraydiffdraction（XRD）,

Scanningelectronmicroscopy（SEM）,infraredspectrometer（FTIR）andthermalgravimetricanalyzer.

TheroomtemperatureoftheZnOpowderswasexaminedanditsactiviytofPhotocatalyticdescompositionofmethylorangewasdescribed.Thedecolorizea-

tionefficiencyofmethlyorangewasstudied,whiletheeffectsofthepH,dosageofnanometerZnO,thromaofmethylorangeandsinteringtemperatureofprecur-

sor.ThephotocatalyticeffectofnanometerZnOpowdersisbestwhenthromaofmethylis10mg/L,quantityallottedofnanometerZnOis200mgandsinteringt-

emperatureofprecursoris300℃.ThepHhasnodiscernibleeffectonphotocata-

lytic.

Keywords:

NanometerZnO;

Thermaldecomposition;

Chemicalcompound;

Photocatalysis

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III-

目录

摘要 I

Abstract II

第1章绪论 1

1.1课题背景 1

1.2纳米ZnO研究进展 1

1.3纳米ZnO的结构及基本性能参数 3

1.3.1表面效应 4

1.3.2小尺寸效应 5

1.3.3量子尺寸效应 5

1.4纳米ZnO的应用 5

1.4.1抗紫外线 6

1.4.2催化降解 6

1.4.3导电性能 6

1.4.4气敏性能 6

1.4.5光电性能 6

1.4.6发光性能 6

1.5课题研究的主要内容 7

第2章纳米ZnO制备方案及实验体系的确定 8

2.1纳米ZnO制备方法介绍 8

2.1.1化学方法 8

2.1.2物理方法 12

2.2纳米ZnO制备方法的确定 12

2.3本章小结 13

第3章纳米ZnO的制备及表征 14

3.1纳米ZnO的制备 14

3.1.1药品与仪器 14

3.1.2实验步骤 14

3.2纳米ZnO的表征 16

3.2.1X射线衍射（XRD） 17

3.2.2扫描电子显微镜（SEM） 19

3.2.3红外分光光度计分析（FT-IR） 21

3.2.4热重分析 24

3.3纳米ZnO粒径的影响因素 25

3.3.1搅拌方式的影响 25

3.3.2反应时间的影响 25

3.3.3反应温度的影响 25

3.3.4Zn2+浓度的影响 26

3.3.5反应物配比的影响 27

3.3.6前驱体焙烧温度的影响 28

3.4本章小结 28

第4章光催化性能及其影响因素的研究 29

4.1光催化实验 29

4.1.1药品与仪器 29

4.1.2光催化机理 29

4.1.3光催化实验对象的选取 30

4.1.4绘制甲基橙标准曲线 30

4.1.5光催化实验 31

4.2结果与讨论 32

4.2.1甲基橙起始浓度的影响 32

4.2.2ZnO投加量的影响 32

4.2.3pH值的影响 33

4.2.4不同焙烧温度的影响 34

4.3本章小结 35

结论 36

致谢 37

参考文献 38

附录A 39

附录B 48

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-V-

第1章绪论

1.1课题背景

纳米技术是20世纪80年代末、90年代初逐步发展起来的前沿性、交叉性的新兴学科，它是在纳米尺度（1~100nm之间）上研究物质（包括原子、分子）的特性和相互作用，以及利用这些特性的多学科交叉的科学和技术。

当材料的尺寸达到纳米尺度时，材料的性能会发生突变，表现出既不同于原子、分子，也不同于宏观物质的特殊结构和性能。

纳米材料是当今新材料研究领域中最富有活力、对未来经济和社会发展有着十分重要影响的研究对象，也是纳米技术中最为活跃、最接近应用的重要组成部分。

近年来，对纳米技术与纳米材料的研究和应用取得了引人注目的成就。

纳米技术与纳米材料的应用，是在于充分利用纳米材料的异常光学特性、电学特性、磁学特性、力学特性、敏感特性、催化与化学特性等，开发具有新技术和高性能的新材料、新产品，并对传统材料进行改性。

因此，研制各种功能性纳米材料具有广阔的发展前景[1]。

纳米氧化锌（ZnO）粒径介于1-100nm之间，是一种面向21世纪的新型高功能精细无机产品，表现出许多特殊的性质，如非迁移性、荧光性、压电性、吸收和散射紫外线能力等，利用其在光、电、磁、敏感等方面的奇妙性能，可制造气体传感器、荧光体、变阻器、紫外线遮蔽材料、图像记录材料、压电材料、压敏电阻、高效催化剂、磁性材料和塑料薄膜等。

国外开始研究ZnO是由日本于20世纪80年代初以锌的乙酞络合物为原料通过气相合成法制得了100nm左右粒径的ZnO超细粉体。

之后日、美、德、韩等国相继开始用各种物理化学方法制备纳米ZnO粒子。

而我国相关研究起步较晚，大约20世纪90年代初期开始针对纳米ZnO的制备及性能展开了研究。

目前国内能够做到最小6-13nm的ZnO粉体。

目前纳米ZnO已经广泛运用在传感器、催化剂等领域。

由于粒度的变化对于纳米材料的性能有重大影响，因此纳米ZnO制备研究的一个重要方向就是关于提高对ZnO粒度的控制。

纳米ZnO粒子，比表面积大，表面自由能高，容易团聚，这就导致纳米ZnO性能的降低。

由此对团聚体的控制和分散就成为了研究的又一重要方向。

纯度控制、微观结构的均匀性控制、稳定性控制这些都是目前迫切需要解决的问题。

1.2纳米ZnO研究进展

目前国内外关于纳米ZnO的研究报道很多,日本、美国、德国、韩国等都做了很多工作。

国内对纳米ZnO的研究起步较晚，关于纳米ZnO的研究报道源于90年代初，但今年来受到国内学者的关注。

“863计划”和“攀登计划”等都把纳米ZnO列入研究课题中，促进了纳米ZnO研究的较快发展，表1-1和表1-2分别列出了国外和国内的研究现状[1-3]。

表1-1国外纳米ZnO的研究现状

单位

原料

制备方法

粒径，nm

报道时间

TecholUniv