1.绪论

纳米氧化锌是一种多功能性的的新型无机材料。纳米氧化锌(ZnO)的微粒直径介于1-100nm之间，它的其晶格常数为：a=0.32533nm，b=0.52073nm，其晶格中的各个锌原子在四面坐标系里均被四个氧原子所围绕[1]。纳米氧化锌有着诸多优良特性：荧光性、压电性、吸收和散射紫外线能力等。凭借纳米氧化锌（ZnO）的这些性质，可制造压电材料、压敏电阻、高效催化剂、紫外线遮蔽材料等新颖实用的材料。由于纳米氧化锌的一系列优异性能和十分诱人的应用前景，因此研发纳米氧化锌已经成为许多科技人员关注的焦点。

现在已知并用于生成、实验的纳米氧化锌制备方法有很多，如固相法、直接沉淀法、激光诱导、均匀沉淀法、气相合成和溶胶-凝胶等[2]。工业上主要利用纳米氧化锌的光催化性能来催化降解燃料非也、有机物废液等。在实验室研究纳米氧化锌材料的光催化性能中，主要采用紫外光照射条件下，利用氧化锌对于甲基橙的催化分解实验来表征纳米氧化性的光催化学性能[3]。

2实验原理及方法

2.1 ZnO纳米柱的制备方法

如今,可以以蓝宝石、氮化稼、硅、导电玻璃等材料作为基底，通过相应的反应机理在基底上生长出ZnO纳米柱。根据反应条件和生长基底，常用的制备方法可分为液相合成法、气相合成法和固相合成法三类。

2.2.1液相合成法

液相合成法是生产纳米ZnO的一种重要方法，主要的实现手段有均匀沉淀法[5]、直接沉淀法[6]、溶胶-凝胶法[7,8]等。直接沉淀法：将沉淀剂加入金属盐溶液中后，控制并维持一定的环境条件将沉淀析出，通过一定反应将阴离子除去后再加热，制得纳米氧化物。人们通常使用的沉淀剂有氨水、碳酸钠、碳酸铵、碳酸氢铵、草酸铵等。均匀沉淀法是指利用某一化学反应，使得存在于溶液中的构晶离子从溶液中缓慢均匀地释放出来，采用调节溶液中沉淀剂浓度来保证溶液中的沉淀生成出于平衡态，来使沉淀均匀析出。溶胶-凝胶法(sol-gel)主要是指用锌盐与有机醇反应先生成前驱体，然后加入碱反应得到原生ZnO胶体，再通过脱水、干燥处理得到纳米ZnO。为了减少溶胶-凝胶法制得的氧化锌纳米颗粒的表面缺陷，常采用化学方法有效地对纳米ZnO进行表面修饰，例如在纳米ZnO面上添加适当的覆盖层材料，改变其表面形貌使其表面钝化。

2.2.2气相合成方法

通过ZnO蒸气在氧气中直接氧化，或者在真空(或惰性)气氛中，通过高温加热利用喷雾法导入的Zn(NO3)2使其热分解，最后生成纳米ZnO[9]。这是一种最为常用的方法，通过化学还原、或者直接蒸发、或者气体反应生成拟生长纳米线，然后通过气体输运到较低温度的固体衬底表面上，最后得到一维纳米材料。其中利用气-液-固过程合成ZnO纳米线较多。通过在高温下，反应物气体溶解到纳米尺寸的催化剂液滴中，然后形核、生长成纳米棒然后成线，最后被气体输运到较低温度衬底上。ZnO生长的温度一般都处于900~1100℃，通过透射电子显微镜(TEM)可以观察到纳米线端存在含有催化剂组分的合金，通过控制纳米催化剂的尺寸可以生长出不同直径的纳米线，这是生成的ZnO纳米线最明显的特征。不过因为存在催化剂，使得生成的纳米线不纯，为了避免催化剂引入的杂质，Park等人报道了一种无催化剂的金属有机气相外延生长的ZnO纳米棒[10]，Roy等人接着又研究了不同条件下生长的ZnO纳米棒的发光与结构性质[11]。

2.2.3固相法

在室温条件下，通过机械化学反应生成ZnO前驱体，通过加热产生ZnO，在进行洗涤烘干得到ZnO纳米颗粒。2001年，Tsuzuki[12]等人通过长时间研磨ZnCl2和Na2CO3，两者发生反应ZnCl2 Na2CO3=ZnCO3 2NaCl，加热得到生成物ZnCO3=ZnO CO2，在实验中不加NaCl得到直径100-1000 nm有团聚的ZnO颗粒，然而加入NaCl后得到的是纳米颗粒[25]。