纳米ZnO研究进展

纳米ZnO作为一种重要的宽带隙半导体,具有与体材料明显不同的电、磁、光等性质,逐渐成为研究的热点并得到广泛应用。综述了不同纳米结构(颗粒、线、带、棒、其它特殊形状)ZnO近年来的研究进展,对其合成技术进行了描述,对特殊结构ZnO纳米复合物的研究近况作了简单介绍,并对其今后的研究方向进行了展望。     

环氧／纳米ZnO复合涂层对镁锂合金耐腐蚀性的影响

以聚丙烯酰胺凝胶法制备了纳米ZnO,并对其进行改性,得到了环氧/纳米ZnO复合涂层.采用XRD和SEM对环氧/纳米ZnO复合涂层进行了表征.通过极化曲线和交流阻抗研究了裸基、复合涂层以及经锡酸盐转化处理后涂覆环氧/纳米ZnO的复合涂层的耐蚀性能.结果表明:复合涂层呈明显的两相结构,纳米ZnO分布均匀;复合涂层和锡酸盐转化协同,提高了镁锂合金的耐腐蚀性能.涂层中纳米ZnO质量分数不同,对镁锂合金耐蚀性能有不同的影响,纳米ZnO质量分数为2%时,复合涂层对镁锂合金的保护作用最强.     

花状ZnO的水热合成与表征

以金属锌为原料,引入偶联表面活性剂作为晶体生长控制剂,在温和的水热条件(150℃)下一步合成了花状纳米结构的ZnO.使用XRD,TEM,SEM,SAED等测试手段,对产物的化学组成和形貌特征进行了分析和表征.结果表明,花状ZnO纳米结构由ZnO纳米棒组成,该ZnO纳米棒为六方晶系且表现为单晶性质.ZnO纳米棒纯度高、粒径较小、长直、光滑而且大多一端聚集而另一端向四周放射性分布,呈较完美的花状结构.初步探讨了ZnO单晶纳米棒和花状ZnO纳米结构的形成机理.分析表明,ZnO纳米棒及其花状结构的形成与偶联表面括性剂特殊的性质及分子结构有关.     

纳米结构ZnOZnO晶体合成方法的研究进展

近年来,纳米结构ZnO在涂料、化妆品、橡胶和复合材料涂层等领域受到了广泛关注.纳米结构ZnO表面具有优异的表面效应与体积效应,故其磁性、光吸收特性、化学活性、催化活性、热阻及熔点等较普通粒子皆发生了很大的变化.纳米结构ZnO的合成方法主要包括水热合成法、化学气相沉积以及溶胶凝胶法.详细介绍了ZnO的结构及其物理性质,论述了几种常见的纳米结构ZnO制备方法,总结了不同制备方法合成纳米结构ZnO的研究进展,最后针对各合成方法的优缺点进行分析.     

纳米ZnO粉体形貌控制及光致发光特性研究

采用直接沉淀法制备纳米ZnO单结构粉体和复合结构粉体,利用SEM和PL方法表征分析样品。研究了不同煅烧温度对制备纳米ZnO单结构粉体影响,研究发现较高的煅烧温度可以制备出较高质量低缺陷,均匀性较好的纳米ZnO粉体。通过加入NaOH联合沉淀剂方法控制纳米ZnO复合结构粉体的形成,研究中发现这种较为复杂的ZnO复合结构粉体具有较高的缺陷态密度。     

In_2S_3/ZnO薄膜太阳能电池的制备及光电特性研究

首先利用两步化学方法在FTO透明导电基底上,制备了分布均匀且垂直于基底表面的ZnO纳米片阵列,再利用连续离子层吸附法制备了In_2S_3/ZnO异质结构纳米薄膜,并对其结构、形貌和光吸收等性质进行了表征。详细讨论了异质结构纳米薄膜的光电化学性质,测试结果显示,In_2S_3/ZnO异质结构纳米片阵列的光电流密度约为ZnO纳米片阵列的4倍。     

ZnO纳米棒的制备及光学性能研究

采用水热合成法在覆盖有ZnO晶种层的硅片上制备了形貌可控的ZnO纳米棒,并利用XRD、扫描电镜、拉曼光谱和光致发光光谱等测试手段对其结构及光学特性进行了研究。结果表明,所制备的ZnO纳米棒具有较强的紫外发光和较弱的深能级发光,说明所制备的ZnO纳米棒结晶质量和光学性能均较好。     

溶胶-凝胶法制备高光催化活性的Fe掺杂纳米ZnO

采用溶胶-凝胶法制备了Fe掺杂的纳米ZnO光催化剂,利用XRD、SEM和UV-Vis等分析方法对其结构进行了表征,并考察了其脱除模拟油品中吡啶的光催化活性。结果表明:制得的Fe掺杂纳米ZnO为六方纤锌矿结构的纳米球形颗粒,Fe掺杂不改变ZnO的晶体结构,但可以使晶粒细化。Fe掺杂纳米ZnO可使其光吸收边发生红移,并在可见光区具有较强吸收,进而提高了光催化活性。n(Fe)∶n(Zn)=0.8%的Fe掺杂纳米ZnO光催化剂对吡啶的降解率最高,为87.68%。     

表面活性剂对氧化锌纳米棒形貌的影响与机理

分别以PEG400和PVA124为表面活性剂辅助水热法合成了氧化锌(ZnO)纳米棒.X射线衍射分析显示:产物为结晶良好的六角结构ZnO晶体,PEG400为表面活性剂制得的ZnO比PVA124为表面活性剂时的结晶性好.用透射电镜和选区电子衍射研究了不同表面活性剂对ZnO纳米棒形貌和结晶性的影响,解释了PEG400和PVA124对ZnO形貌影响的机理,并对ZnO的生长机制进行了初步探讨.     

不同形貌纳米ZnO的光催化性能研究

采用水热合成法在不同碱度下制备出纺锤状、片状和棒状纳米氧化锌(ZnO)粉体,并利用X射线衍射(XRD)和冷场扫描电镜(FE-SEM)对样品的物相结构和形貌进行了表征。以质量浓度为10mg/L的亚甲基蓝(MB)为目标污染物,研究了不同形貌纳米ZnO的光催化活性,并讨论了其生长机理及形貌对光催化性能的影响。结果表明,当n[Zn(NO3)2·6H2O]∶n(NaOH)=1∶5时,得到的片状纳米ZnO粉体的光催化活性最高。     

MC尼龙6/纳米ZnO复合材料的研究

采用硅烷偶联剂KH-550修饰纳米ZnO,制备了MC尼龙6/纳米ZnO复合材料。力学性能测试表明,当纳米ZnO质量分数为1%时复合材料的力学性能最优,拉伸强度比纯MC尼龙6提高25.6%,断裂伸长率提高165.6%,简支梁冲击强度提高70.1%,这说明纳米ZnO可起到同时增强增韧的作用。扫描电子显微镜分析表明,纳米ZnO质量分数为1%时,纳米ZnO在MC尼龙6基体中分散最好,达到了纳米级分散;由X衍射分析发现,纳米ZnO没有改变MC尼龙6的结晶形态,纳米ZnO质量分数为1%时复合材料的结晶形态结构优越。     

Hydrothermal growth of ZnO nanostructures from nano-ZnO seeded in P(MMA-co-BA) matrix

Nano-ZnO synthesized by hydrothermal reaction were embedded in poly(methyl methacrylate-co-butyl acrylate) matrix (P(MMA-co-BA)) to produce the nano-ZnO/P(MMA-co-BA) nanocomposites via in-situ polymerization at 85 °C. The nano-ZnO/P(MMA-co-BA) nanocomposites were hydrothermal treated in the mixture solution of Zn(NO₃)₂·6H₂O and NH₄OH at 90 °C under various pH (i.e.7, 8, 9 and 10) and treatment time (i.e. 4, 6, 8, 10, 12 and 24 hrs). The nano-ZnO could act as seeding particles for hydrothermal growth of ZnO nanostructures on the surfaces of nanocomposites. The higher pH of basic solutions used in the hydrothermal treatment, the higher amount of Zn(OH)₄²⁻nuclei would be created, leading to a modification of the ZnO morphology from nano-nuclei to nanorods, nanorods bushes (flower-like nanostructure) and nanofibers with nanospine. The increase of hydrothermal treatment time resulted in the increases of amount and length of multidirectional grown ZnO nanorods. Data of the contact angle measurement exhibited the increase of hydrophobicity of the nano-ZnO/P(MMA-co-BA) nanocomposites after hydrothermal growth of ZnO nanostructures. The nanocomposites treated at pH = 10 for 24 hrs shows the highest hydrophobicity with the contact angle of 121˚. In addition, the thermal stability of the nano-ZnO/P(MMA-co-BA) could be improved by the formation of hydrothermal grown ZnO nanostructure on the nanocomposite surface.     

偶联剂对nano-ZnO/HDPE复合材料性能的影响

通过熔融共混法制备出不同硅烷偶联剂(KH550,KH560)改性的nano-ZnO/HDPE复合材料,并考察了偶联剂及ZnO含量对复合材料性能的影响。结果表明:改性nano-ZnO对HDPE基体起到了明显的增强增韧的效果,当改性nano-ZnO含量为0.2%～0.5%时,复合材料的力学性能最好。此外,nano-ZnO在HDPE中起异相成核剂的作用,从而使体系的熔融温度、结晶温度和结晶度升高。经KH560处理的nano-ZnO/HDPE复合材料的力学性能和结晶性能均优于经KH550处理的nano-ZnO/HDPE复合材料的性能。     

原位聚合法制备聚酰胺6/ZnO纳米复合材料及性能研究

以Zn_2(OH)_2CO_3为填料,采用原位聚合法制备聚酰胺6/ZnO纳米复合材料。利用TEM、XRD、TGA、DSC、POM测试了纳米ZnO的粒径和分散性能,以及复合材料的结晶性能、热稳定性能。结果显示,Zn_2(OH)_2CO_3在聚酰胺6聚合体系中能够原位生成纳米ZnO,并均匀分散于聚酰胺6基体材料中。纳米ZnO在聚酰胺6基体材料中具有异相成核作用,提高了聚酰胺6的结晶度,然而对基体材料分子链运动的阻碍作用降低了结晶速率和晶体尺寸。通过万能拉力试验机、冲击试验机和高速环块摩擦试验机研究了纳米ZnO对聚酰胺6基体材料的力学性能和摩擦学行为。当纳米ZnO的含量为0.2%时,拉伸强度和冲击韧性较纯聚酰胺6提高了75%,摩擦学行为也有较好的改善作用。     

主链含亲水基团的聚氨酯/改性纳米ZnO复合膜的制备与性能

以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚酯二元醇、二羟甲基丙酸(DMPA)、硅烷偶联剂改性纳米ZnO等为原料,通过阴离子自乳化法制备了一系列聚氨酯/改性纳米ZnO复合膜。主要研究了纳米ZnO含量对复合膜的力学性能、耐摩擦性能和耐水性能的影响。结果表明:当偶联剂用量为5%、反应温度为70℃、搅拌时间为2h时,纳米ZnO改性效果最好;当改性纳米ZnO含量为0.5%时,复合膜具有良好的综合性能。     

纳米氧化锌在氯丁橡胶中的应用研究

用电子显微镜观察了纳米氧化锌的形貌、尺寸，研究了纳米氧化锌在氯丁橡胶胶料中作硫化剂时对胶料物理机械性能的影响，并选用普通氧化锌，国外某品牌氧化锌进行对比。结果发现，当纳米氧化锌与普通氧化锌用量同为5份时，含纳米氧化锌胶料的某些物理机械性能指标有提高，当纳米ZnO用量减至3份时与5份普通ZnO的力学性能相当。充分显示了纳米材料的尺寸效应，应用纳米氧化锌可以提高产品的力学性能，并能降低成本，具推广应用价值。     

纳米氧化锌在天然橡胶发泡中的活化作用

以天然橡胶(NR)为基体,偶氮二甲酰胺(AC)为发泡剂,比较了纳米氧化锌和普通氧化锌对NR纯胶和NR混炼胶发泡的活化作用,并研究了纳米氧化锌对NR发泡胶料硫化的影响。结果表明,粒径较小且分布均匀的纳米氧化锌无论是在NR纯胶还是在NR混炼胶中,都能使AC的分解峰值温度低于用粒径较大的普通氧化锌活化时AC的分解峰值温度,且随着纳米氧化锌用量的增加,AC的分解峰温逐渐下降;在NR发泡胶料中,2份纳米氧化锌可达到甚至超过5份普通氧化锌的硫化效果。     

氯化聚乙烯/三元乙丙橡胶共混发泡材料性能的研究

以氯化聚乙烯/三元乙丙橡胶(CM/EPDM)并用胶为基材制得发泡材料,研究了DCP用量和发泡体系对发泡材料性能的影响。结果表明,在DCP用量为2份、AC用量为8～12份时,硫化速率和AC分解发泡速率匹配较好,发泡材料泡孔细密均匀,表面光滑,制品综合性能最佳;在所研究的3种发泡助剂(硬脂酸锌,ZnO和纳米ZnO)中,含ZnO和纳米ZnO的发泡材料外观较好、性能优良;当ZnO用量为6～8份时,发泡制品密度较低,性能较好。     

A facile solid-state heating method for preparation of poly(3,4-ethelenedioxythiophene)/ZnO nanocomposite and photocatalytic activity

Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)/zinc oxide (PEDOT/ZnO) nanocomposites were prepared by a simple solid-state heating method, in which the content of ZnO was varied from 10 to 20 wt%. The structure and morphology of the composites were characterized by Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy, ultraviolet-visible (UV-vis) absorption spectroscopy, X-ray diffraction (XRD), and transmission electron microscopy (TEM). The photocatalytic activities of the composites were investigated by the degradation of methylene blue (MB) dye in aqueous medium under UV light and natural sunlight irradiation. The FTIR, UV-vis, and XRD results showed that the composites were successfully synthesized, and there was a strong interaction between PEDOT and nano-ZnO. The TEM results suggested that the composites were a mixture of shale-like PEDOT and less aggregated nano-ZnO. The photocatalytic activity results indicated that the incorporation of ZnO nanoparticles in composites can enhance the photocatalytic efficiency of the composites under both UV light and natural sunlight irradiation, and the highest photocatalytic efficiency under UV light (98.7%) and natural sunlight (96.6%) after 5 h occurred in the PEDOT/15wt%ZnO nanocomposite.