zno纳米材料的制备方法及应用

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1、第23卷第12期长春大学学报Vo1．23No．122013年l2月J0URNALOFCHANGCHUNUNIVERSITYDec．2013ZnO纳米材料的制备方法及应用李雪，李世军，樊娟娟(吉林农业大学信息技术学院，长春130118)摘要：纳米ZnO作为一种宽禁带直接带隙半导体材料因其具有发光性、压电性、导电性、气敏性、光催化性等诸多的优异性能而被广泛应用。ZnO材料来源广泛、价格低廉、无毒无害、制备方法多样，这些优点使ZnO越来越受到人们关注。本文总结了ZnO纳米材料多种制备方法的实验概况及特点，科研人员可以

2、根据具体需要选择合适的制备方法。并对纳米ZnO的主要应用进行了介绍。关键词：ZnO纳米材料；制备方法；应用中图分类号：0469文献标志码：A文章编号：1009—3907(2013)12—1590—05O引言ZnO是继GaN以后出现的一种第三代宽禁带半导体，它具有较高的激子束缚能、激子增益和熔点，较低的生长温度，所以ZnO比GaN更具优越性。1999年，在美国召开了首届ZnO专题国际研讨会，至此，世界上掀起了ZnO纳米材料研究的热潮。ZnO作为一种宽禁带直接带隙Ⅱ一VI族半导体材料，室温下带隙宽度为3．37eV，

3、激子束缚能为60meV，发射波长相应于紫外区波长370nm，因此，ZnO在短波发光器件中存在很大的应用潜力。一般情况下，ZnO具有六角纤锌矿结构，如图1，其晶格常数a=0．325nm，c：0．520nm⋯。ZnO是一种新型的多功能半导体材料，具有诸多优异性能，如发图1ZnO具有六角纤锌矿结构光性、压电性、导电性、气敏性、光催化性等，主要应用在光催化、紫外光探测器、传感器、太阳能电池、激光器、发光二极管等方面0]，ZnO材料来源广泛、价格低廉、无毒无害、制备方法多样，这些优点使ZnO越来越受到人们关注。1ZnO纳

4、米材料的制备方法制备ZnO纳米材料的方法大致分为物理方法和化学方法，化学方法中又分为气相法、固相法和液相法。为了更直观的说明及比较ZnO纳米材料的制备方法、实验概况和特点，本文以表格的形式进行介绍。具体内容如表l。2ZnO纳米材料的应用2．1光催化剂随着工业和经济的发展，全球环境污染日益严重，光催化法降解有机污染物是目前解决这一问题最有效的途径。与TiO：相比，ZnO是直接带隙半导体，其电子跃迁几率远高于TiO：，因此有着更高的量子效率，ZnO中存在较多氧空位，能够加速电子一空穴对的分离，因此有更高的降解效率，

5、ZnO的光不稳定性问题可以通过控制结构生长得到有效解决，这对于ZnO做为光催化剂的研究具有很强的现实意义。NazarElamin等人¨制备ZnO纳米材料光催化剂，110分钟后，甲基橙几乎全部降解。JiaZhi—gang等人。。制备了负载银的ZnO纳米棒，结果表明当银和含量为3％时，光催化的效果最好。收稿日期：2013—11-03基金项目：吉林农业大学校内科研启动基金(201238)作者简介：李雪(1979-)，女，吉林长春人，硕士研究生，主要从事纳米半导体材料特性研究。第12期李雪，等：ZnO纳米材料的制备方法

6、及应用159l表1ZnO纳米材料的制备方法、实验概况及特点类别制备方法实验概况特点在球磨过程中，依靠球磨介质与球磨介质之间、粉末与球磨罐壁之间发生剧烈的碰撞、挤压、摩擦，将球磨介质球磨合成的机械能以不同的形式传递给粉末。粉末在球磨过程的机械球磨法实验设备简单、工艺频繁碰撞中被捕获，发生强烈的塑性变形，反复的破碎流程短、操作方便⋯。一煌合一破碎的过程，其组织不断细化，使大晶粒变为小晶粒。可以分为直流磁控溅射法和射频磁控溅射法。磁控溅射的基本原理是利用Ar气和0气混合气体中的等离子成膜速率高物磁控溅射法体，在电场和

7、交变磁场的作用下被加速的高能粒子轰击粘附性好，基片温度低，膜的理靶材表面，能量交换后靶材表面的原子脱离原晶格而逸，可实现大面积镀膜。方出，转移到衬底表面而成膜。法PLD是在超高真空系统中，准分子激光器所产生的高功生长参数独立可调，化学计量比脉冲激光率脉冲激光束聚焦照射靶面，使靶材瞬时升华、解离，产可精确控制，薄膜平整度好，易沉积法生高压高温等离子体，这种等离子体局域定向膨胀发射于实现多层薄膜的生长，而且减并冷却沉积在衬底上成膜¨2。少了不必要的玷污。分子束外延技术基本上是一个高真空的蒸发过程，通过厚度可控，表面

8、形貌好，均匀性加热坩埚蒸发一定量的成分：元素或这些元素的化合物好，能控制组分和掺杂浓度，生分子束外延法来产生原子“束”或者分子“束”。蒸汽通过一个冷却平长温度低；缺点是系统复杂且昂板上的成束小孔射到加热的衬底上，然后在那里和热的贵，生长条件严格，生长速率低，衬底相作用而形成半导体薄膜。生长面积受到限制。利用气相反应在加热、等离子、光辐射等辅助条件下控制固态物质均匀性好，成分可控，化学气