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摘 要

近年来人们环保意识逐渐增强，面对日益严重的环境问题，科研工作者投入了很大经历在环保材料上。纳米ZnO材料具有高效、无毒、经济实惠等优点，在环境保护方面有很大潜力。

本文主要采用水热法制备ZnO纳米材料，通过改变水热反应条件即水热反应温度、时间、浓度等和碱性条件，成功制备了一批ZnO材料。然后利用红外光谱分析、XRD、光学显微镜等测试手段对样品进行分析，研究其结构和性能。研究结果表明：

1. 温度为180℃、二水合乙酸锌和碱浓度比为1:2，水热反应时间为8小时，煅烧程序为升温速率为以3℃/min先升温到200℃后，再以2℃/min的升温速率升到400℃，400℃下恒温6小时，即可得到形貌、结构较好的ZnO纳米材料。
2. 制备得到的ZnO样品用红外光谱分析、X 射线衍射、光学显微镜等手段进行测试，结果表明样品为ZnO，光学显微镜结果可以看出颗粒较大，无法判断是否为纳米结构。
3. 不同的碱性条件对制备出的氧化锌结构有影响，由XRD可以看出生成的两种氧化锌的衍射峰强度不同。

关键词：纳米ZnO；水热法；红外光谱检测；X射线衍射

Abstract

In recent years, environmental awareness has gradually increased, in the face of increasingly serious environmental problems, scientific research workers put a lot of experience in environmental protection materials. Nano-ZnO materials with high efficiency, non-toxic, affordable and other advantages in environmental protection has great potential.

In this paper, ZnO nanomaterials were prepared by hydrothermal method, and a batch of ZnO materials were successfully prepared by changing the hydrothermal reaction conditions and alkaline conditions. The structure and properties of the samples were analyzed by infrared spectroscopy, XRD and optical microscopy. Research indicates：

1. Temperature is 180 ℃, zinc acetate dihydrate and alkali concentration ratio of 1: 2, hydrothermal reaction time of 8 hours, the calcination process for the heating rate of 3 ℃ / min first heated to 200 ℃, then 2 ℃ / min The temperature rise to 400 ℃, 400 ℃ for 6 hours, you can get the morphology, the structure of the better ZnO nano-materials.
2. The prepared ZnO samples were characterized by infrared spectroscopy, X-ray diffraction and optical microscopy. The results showed that the samples were ZnO, and the results of optical microscopy showed that the particles were large and could not be judged as nanostructures.
3. Different alkaline conditions have an effect on the prepared ZnO structure. It can be seen from XRD that the diffraction peaks of the two kinds of zinc oxides are different.

Key words: nano-ZnO；Hydrothermal；X-ray；XRD

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 ZnO的基本结构和性质 1

1.3 ZnO纳米材料的应用 2

1.3.1 ZnO太阳能电池 2

1.3.2 ZnO纳米材料传感器 3

1.3.3 ZnO纳米材料激光器 3

1.4 ZnO的制备方法 3

1.4.1 化学气相沉积法 3

1.4.2 水热法 3

1.5 本课题的研究目的与内容 4

第二章 样品的制备与表征方法 5

2.1 实验设备及步骤 5

2.1.1 实验设备 5

2.1.2 实验原料及试剂 5

2.1.3 实验步骤 6

2.2 样品的测试与表征技术 7

2.2.1 红外光谱测试 7

2.2.2 X射线衍射分析（XRD） 7

2.2.3 光学显微镜 8

第三章 碱源种类对ZnO结构的影响 9

3.1 以氢氧化钠为碱源 9

3.1.1以氢氧化钠为碱制得的ZnO的红外吸收光谱 9

3.1.2以氢氧化钠为碱制得的ZnO的X射线衍射图 9

3.1.3 以氢氧化钠为碱制得的ZnO在光学显微镜下观测 10

3.2 以尿素为碱源 10

3.2.1以尿素为碱制得的ZnO的红外吸收光谱 10

3.2.2以尿素为碱制得的ZnO的X射线衍射图 11

3.2.3 以尿素为碱制得的ZnO在光学显微镜下观测 11

3.3 实验小结 11

第四章 总结与展望 13

4.1 总结 13

4.2 展望 13

参考文献 14

致谢 15

第一章 绪论

1.1 引言

随着半导体材料研究的深入，有关室温下ZnO光泵紫外激光发射和谐振腔结构^[1]于1996年被发现之后，ZnO成为新一代半导体，受到广泛关注。

目前制备ZnO纳米材料的方法主要有VLS催化反应生长法^[2]、热蒸发法^[3]、水热合成法^[4]、电化学法^[5]等。其中水热法工艺最为简单，低成本且环境友好，因此成为合成多种形貌ZnO纳米材料的首选方法。水热法制备纳米ZnO时其形貌受到很多因素影响，例如所用的原料，配比，水热反应温度和时间等。本文研究了不同碱源即不同PH对生成ZnO形貌的影响。

1.2 ZnO的基本结构和性质

ZnO是一种常见的氧化物，其基本物理性能如表1-1所示。

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