納米ZnO的制備研究進(jìn)展

張楠

摘 要：納米ZnO具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和特殊的能帶結(jié)構(gòu)，這就使得納米ZnO材料具備了利用紫外甚至可見(jiàn)光的能力，在很多領(lǐng)域特別是在與人類生活息息相關(guān)的光催化降解有機(jī)污染物領(lǐng)域有著獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和廣闊的應(yīng)用前景。其主要的制備方法有液相法和氣相法。文章對(duì)制備納米ZnO的常見(jiàn)制備方法進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹，并對(duì)納米ZnO制備技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行展望。

關(guān)鍵詞：ZnO；納米材料；制備；展望

緒論

近年來(lái)，隨著科技的高速發(fā)展，環(huán)境污染問(wèn)題日益突出，作為新型的污染物降解技術(shù)，半導(dǎo)體光催化的研究越來(lái)越受到人們關(guān)注[1]。納米氧化鋅（ZnO）是一種新型的寬禁帶半導(dǎo)體材料，其室溫禁帶寬度為3.37eV，激子激活能為60meV，因此在抗菌、光學(xué)和高效催化等領(lǐng)域得到廣闊的應(yīng)用前景。文章就納米ZnO的制備進(jìn)展進(jìn)行了簡(jiǎn)要論述[2-4]。

1 制備方法

1.1 液相法

Wen等[5]采用溶劑熱法成功制備出，納米線、納米棒、納米梭、納米花等各種形貌的納米ZnO。結(jié)果顯示，納米線和納米棒有高的長(zhǎng)徑比，分別大于500和50，物相均為結(jié)晶性好的單晶纖鋅礦結(jié)構(gòu)。

彭壽[6]采用溶膠-凝膠法制備ZnO：Al薄膜，并研究了不同熱處理方式對(duì)于薄膜光電性能的影響。結(jié)果表明：熱處理工藝的選擇對(duì)于提升AZO薄膜的電學(xué)性能至關(guān)重要。

陳延明[7]以乙醇為溶劑，乙酸鋅為前驅(qū)體，油酸鈉為表面修飾劑制得ZnO納米粒子，并通過(guò)煅燒方法制備針狀ZnO納米線，為六方晶系纖鋅礦結(jié)構(gòu)ZnO單晶納米線，長(zhǎng)度約為10μm，直徑約為100nm，且具有良好的紫外發(fā)光性能。

1.2 氣相法

陳曉冬[8]采用化學(xué)氣相沉積（CVD）法成功制備出長(zhǎng)度達(dá)厘米級(jí)別的分等級(jí)結(jié)構(gòu)ZnO微米線，結(jié)果表明：在不加外部電源的情況下，接觸乙醇液體可以得到0.15V的輸出電壓或25nA的輸出電流。

劉超英[9]用磁控濺射法ZnO：Al薄膜，并研究了濺射氬氣壓對(duì)ZnO：Al薄膜性能的影響，當(dāng)氬氣壓強(qiáng)為0.3Pa時(shí)，電阻率最低為6.72×10-4Ω·cm。

Benzarouk等[10]采用超聲噴霧熱分解法在玻璃襯底上以乙酸鋅為原料，選用不同摻雜物，分別制備出了Al摻、Mg摻雜和Ni摻雜的ZnO薄膜，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明所制備的薄膜為六方纖鋅礦結(jié)構(gòu)的ZnO薄膜，且具有強(qiáng)烈的呈C軸垂直于襯底的（002）擇優(yōu)取向。該法制備的納米ZnO顆粒粒徑可控，分布均勻，但合成工藝復(fù)雜，所需溫度較高，能耗大。

孫成偉[11]采用反應(yīng)射頻磁控濺射方法，在硅基片上制備了具有高C軸擇優(yōu)取向的ZnO薄膜，沉積溫度對(duì)薄膜的消光系數(shù)、光學(xué)禁帶寬度、折射率等特性均有影響，在沉積溫度為50℃時(shí)達(dá)到最大；當(dāng)沉積溫度為750℃時(shí)，ZnO薄膜的晶粒尺度有所減??；薄膜中ZnO晶粒與Si基體之間存在一定的外延關(guān)系。

徐小科[12]采用低壓化學(xué)氣相沉積法制備B摻雜ZnO薄膜，具有良好的光散射特性，可應(yīng)用于太陽(yáng)能電池的前電極。所制備的鍍膜玻璃在400～1000nm范圍內(nèi)總透過(guò)率>80%，電阻率最低約1.0×10-3Ω·cm。

2 γ輻射法

Hu[13]采用γ輻射法制備六棱形ZnO納米棒，伽馬輻射法基本原理是利用輻照產(chǎn)生具有還原性水合電子，無(wú)需使用還原劑，所以制備產(chǎn)物具有純凈，無(wú)污染，適用于大批量生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)。

3 展望

納米ZnO制備方法很多，同時(shí)，由于ZnO獨(dú)特的光催化和抑菌性能，是降解有機(jī)污染物最優(yōu)潛力的材料，其制備方法的研究是一項(xiàng)極其有意義的工作。因此，探索廉價(jià)、簡(jiǎn)單、產(chǎn)物質(zhì)量高的制備方法是科研人員不斷努力探求的方向。

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