摘 要

纳米氧化锌是一种新型多功能半导体材料，近年来备受人们关注。它具有良好的紫外吸收功能和压电性能，广泛应用于橡胶、纺织、涂料、电力等领域。常规制备方法如直接沉淀法、均匀沉淀法等，制备出的纳米氧化锌产品粒度分布太广，分散性差，而且成本很高，不利于大规模工业化生产。随着制备工艺的改革，利用溶液法，可以制备出粒度分布均匀、粒径尺寸更小的纳米氧化锌产品，而且操作简单，十分符合工业生产需求。

本文采用溶液法制备了纳米氧化锌粉体，分别改变了煅烧温度和pH浓度，制备出不同形貌的纳米氧化锌样品。运用X射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）分别研究了纳米氧化锌的微观结构和形貌特点，得出如下结论：

（1）煅烧温度会改变纳米氧化锌的微观形貌。当反应温度为210℃时，氧化锌样品的形貌表现最佳。在pH浓度为12时，晶粒尺寸最大，为65nm，呈扁平的块状颗粒，此时的晶粒发育最好，表面光滑且粗细均匀；在pH浓度为10时，晶粒尺寸最小为45nm，晶粒为片状颗粒，但存在少量团聚现象。

（2）纳米氧化锌形貌也跟pH浓度有密切关系。如果pH浓度太低，会产生水锌矿杂质，影响氧化锌产率。当pH浓度增加，粒径表面逐渐平整光滑。在煅烧温度为150℃条件下，pH浓度为12时，晶粒尺寸最小，为50nm，晶粒表现为块状颗粒结构，晶粒分散性较好。

关键词：纳米氧化锌；溶液法；微观形貌；

Abstract

Nano-zinc oxide is a new type of multifunctional semiconductor material that has received much attention in recent years. It has good UV absorption and piezoelectric properties and is widely used in rubber, textile, coating, electric power and other fields. Conventional preparation methods such as direct precipitation method, uniform precipitation method, etc., the prepared nano zinc oxide product has a wide particle size distribution, poor dispersibility, and high cost, which is not conducive to large-scale industrial production. With the reform of the preparation process, the nano-zinc oxide product with uniform particle size distribution and small particle size can be prepared by the solution method, and the operation is simple, which is in line with the industrial production demand.

In this paper, nano-zinc oxide powders were prepared by solution method, and the calcination temperature and pH concentration were changed respectively to prepare nano-zinc oxide samples with different morphologies. X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM) were used to study the microstructure and morphology of nano-zinc oxide, and the following conclusions were drawn:

(1) The calcination temperature changes the microscopic morphology of the nano zinc oxide. When the reaction temperature was 210 ° C, the morphology of the zinc oxide sample was the best. At a pH concentration of 12, the grain size is the largest, 65 nm, which is a flat block particle. At this time, the grain development is best, the surface is smooth and the thickness is uniform; at a pH of 10, the grain size is at least 45 nm. The crystal grains are flake particles, but there is a small amount of agglomeration.

(2) The morphology of nano zinc oxide is also closely related to the pH concentration. If the pH concentration is too low, it will produce water zinc mineral impurities, which will affect the zinc oxide yield. As the pH concentration increases, the particle size surface gradually flattens and smoothes. Under the condition of calcination temperature of 150 °C, when the pH concentration is 12, the grain size is the smallest, which is 50 nm, and the crystal grains are in the form of massive grain structure, and the crystal grain dispersibility is good.

Key Words: nano zinc oxide; Solution method; microstructure;

目 录

第1章 绪论 1

1.1纳米氧化锌的基本性质和结构 1

1.2纳米氧化锌的主要特性 1

1.2.1表面效应 2

1.2.2体积效应 2

1.2.3量子尺寸效应 2

1.2.4宏观量子隧道效应 2

1.3纳米氧化锌的应用 3

1.3.1在橡胶轮胎中的应用 3

1.3.2在陶瓷中的的应用 3

1.3.3在防晒化妆品中的应用 4

1.3.4在油漆涂料中的应用 4

1.3.5在纺织中的应用 4

1.3.6 在催化剂和光催化剂中的应用 4

1.3.7在传感器件中的应用 5

1.3.8在磁性材料中的应用 5

1.3.9在饲料中的应用 5

1.4纳米氧化锌的制备手段及其特点 5

1.4.1直接沉淀法 6

1.4.2均匀沉淀法 6

1.4.3溶胶-凝胶法 6

1.4.4水热法 7

1.4.5喷雾热解法 7

1.4.6微乳液法 7

1.5水热法发展与研究现状 7

1.6本文的主要研究意义和内容 10

1.6.1研究意义 10

1.6.2研究内容 10

第2章 样品制备与表征 11

2.1制备所用试剂与仪器 11

2.1.1 主要化学试剂 11

2.1.2主要制备仪器及测试设备 11

2.2样品的制备 12

2.3方案设计 13

2.4样品的测试与表征 13

2.4.1 X射线衍射（XRD）分析 13

2.4.2 扫描电镜（SEM）分析 14

第3章 测试结果与讨论 15

3.1煅烧温度对氧化锌粉体影响 15

3.1.1样品的XRD谱图分析 15

3.1.2样品的SEM形貌分析 16

3.2 pH浓度对氧化锌粉体影响 18

3.2.1样品的XRD谱图分析 18

3.2.2样品的SEM形貌分析 19

第4章 结论 22

参考文献 23

致 谢 25

第1章 绪论

随着工业和科技的发展，现代工业对材料和制备工艺的要求越来越高，氧化锌作为一种古老的氧化物材料，应用发展一直停滞不前，一般只能用在油漆颜料和医用药品等方面。得益于纳米技术的到来和普及，纳米结构使得氧化锌被赋予了新的活力。比起传统氧化锌，纳米氧化锌在电磁、光电、催化等方面都具有更优异的性能表现^[1]。纳米级氧化锌是目前应用十分广泛的多功能材料，比如防晒化妆品中就用到了纳米氧化锌，也可用于表面涂料产品应用在空间飞行器或者汽车领域，还有比较火的纳米陶瓷行业等。对于纳米氧化锌，其性能和应用未来也会达到瓶颈，因此，探究纳米氧化锌微观结构和性能的规律，有利于改善和提高纳米氧化锌材料的制备和性能，对于未来更广泛的应用和规模化生产具有现实意义。

1.1纳米氧化锌的基本性质和结构