熔体燃烧合成法制备纳米ZnO粉体及其性能研究

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1、摘要本文将高频感应加热与高温燃烧火焰技术相结合提出了一种新型制备纳米氧化物粉体的方法——熔体燃烧合成法并利用此方法成功地制备出了纳米ZnO和掺杂纳米ZnO(ZMO)粉体同时对所制备的粉体进行了结构分析和气敏性能测试熔体燃烧合成法是一种很有前途的制备纳米粉体的方法具有产量大成本低操作简单等优点因而容易实现产业化且易于制备出掺杂的纳米复合粉体不会产生某些物理方法在制备纳米复合粉体中的“分馏现象”以Zn-Al(010%)合金为原料制备了纳米ZnO及掺杂ZnO粉体TEM观察显示粉体的形貌随着成分的变化而变化纯Zn所制备的粉体以四针

2、状的ZnO为主掺杂2.06%Al得到的纳米ZnO是一些棒状大颗粒约为100nm和一些细小颗粒(2040nm)的混合物当掺杂3.5%的Al时ZnO粉体出现球状包覆的颗粒随着掺杂的继续升高比如掺Al5.56%时ZnO粉体又呈现四针状只是比较短利用Zn-7.69%Al和Zn-10%Al合金制备的ZnO粉体颗粒出现了一些大的颗粒350nm利用Zn-2%Cu和Zn-4%Cu合金及Zn-Cu-Al合金制备了四针状的ZnO粉体(150nm)和球形的颗粒(100nm)XRD分析显示掺杂粉体中均含有ZnO和Zn的峰只有在采用Zn-Al-Cu

3、合金所制备的粉体中发现有Al的衍射峰在其他的样品中均未发现AlCu和Al2O3CuO粉体的衍射峰初步判断AlCu已经掺杂进粉体中进一步采用UV-Vis对纳米掺杂ZnO进行了光谱分析纳米ZnO样品在200400nm内具有强烈的吸收峰表明用此法制备的纳米ZnO有很强的紫外光吸收性能气敏测试结果表明纳米ZnO粉体比掺杂3.5%和5.56%的纳米粉体的气敏性能要好这可能与粉体的形貌和成分有关最后探讨了熔体燃烧合成法制备出的纳米ZnO和ZMO粉体形成机理及其热力学分析关键词熔体燃烧合成纳米ZnO高频高温火焰IVAbstractInt

4、hispaper,anewmethod,combiningthehighfrequencyinductiontechnologyandhigh-temperatureflametechnology(called“melt-combustionsynthesis”),isdevelopedtoprepareoxidenanoparticles.Bythismethod,ZnOanddopedZnOnanoparticles(ZMO)werepreparedsuccessfully.Thestructuralanalysisa

5、ndgassensitivityofthepreparedoxidenanopartilceswerecarriedout.Melt-combustionsynthesisisapromising,peculiarmethod,whichhasmanyadvantagessuchaslargeoutput,lowcost,simplyoperationandeasyindustrialization.Usingmelt-combustionsynthesismethod,thedopednanoparticlescanbe

6、readilypreparedwithoutany“fractionationphenomena”whichoccursinsomephysicalsynthesismethods.UtilizingZn-Alalloywithacontentof0~10%Al,theAl-dopedZnOnanoparticleswerepreparedbyMelt-CombustionSynthesis.TheTEMmicrographsshowthattheshapesofnanoparticleschangewithitscomp

7、osition.ThepureZnOnanoparticlesaretetrapod.ZnOobtainedfromZn-2.06%Alseemsamixtureofabout100nmrodlikeparticleand20-40nmsphericalparticles.WhentheamountofAlisincreasingto3.5%,theproductisrotunditypackageZnOnanoparticles.Theoutcomeofthecontained5.56%AlZn-Alalloysmost

8、lyissmalltetrapodZnO.Theoutcomeofcontained7.69%Aland10%AlZn-Alalloysareverybig(350nm).WithZn-2%CuandZn-4%CualloysandZn-Cu-Alalloys,thetetrapodZnOnanopar