氮族摻雜納米材料

1、 應(yīng)用膠體化學(xué)應(yīng)用膠體化學(xué)應(yīng)用膠體化學(xué)論文大作業(yè)論文大作業(yè)論文大作業(yè) 氮族摻雜納米材料氮族摻雜納米材料氮族摻雜納米材料姓名： 學(xué)號(hào)： 年級(jí)： 摘要摘要摘要摘要：ZnO 的禁帶寬度為 3.37eV,具有較大的激子束縛能(60meV)，以及惡劣條件下的高穩(wěn)定性。由于 ZnO 是本征 N 型半導(dǎo)體材料,很容易獲得 N 型 ZnO,但是 P 型 ZnO 卻很難制備。經(jīng)過(guò)人們的大量努力，目前 P 型 Zn O 薄膜的研究已經(jīng)取得了一些初步進(jìn)展。氧化鋅一維納米材料具有許多特異的物理、化學(xué)特性，在構(gòu)建納米電子和光學(xué)器件方面具有巨大的應(yīng)用潛力，受到廣泛的關(guān)注。因此人們對(duì)于獲得 p 型氧化鋅納米材料的研究也都非

2、常熱衷。本文介紹四種氮摻雜氧化鋅一維納米材料的合成方法及相關(guān)研究。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：氮摻雜 ZnO 樣品表征目錄目錄摘要摘要.2一氮族摻雜納米材料的理論與實(shí)際意義一氮族摻雜納米材料的理論與實(shí)際意義.4二氮族摻雜納米材料的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及比較分析二氮族摻雜納米材料的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及比較分析.4（一）氮族摻雜 ZNO 納米材料的研究現(xiàn)狀.4（二）氮族摻雜 ZNO 納米材料的研究方案.52.1 采用沉淀法制備 ZnO 納米材料前驅(qū)體.52.2 采用水熱沉淀法制備 zno 納米晶粉末前驅(qū)體.72.3 采用液相沉淀法制備 ZnO 納米材料前驅(qū)體 .82.4 采用一步燃燒合成法制備 ZnO 納米材料前驅(qū)體 .

3、9三氮摻雜納米材料的優(yōu)缺點(diǎn)三氮摻雜納米材料的優(yōu)缺點(diǎn).9四展望氮族摻雜納米材料的應(yīng)用前景四展望氮族摻雜納米材料的應(yīng)用前景.11（一）氮摻雜氧化鋅納米材的應(yīng)用前景.11（二）氮摻雜氧化鋅納米材料展望.12一一一一氮族摻雜納米材料的理論與實(shí)際意義氮族摻雜納米材料的理論與實(shí)際意義氮族摻雜納米材料的理論與實(shí)際意義氮族摻雜納米材料的理論與實(shí)際意義（一）納米材料的簡(jiǎn)介（一）納米材料的簡(jiǎn)介納米材料是指尺度為 (1-100) nm 的超微粒經(jīng)壓制、燒結(jié)或?yàn)R射而成的凝聚態(tài)固體。它斷裂強(qiáng)度高、韌性好、耐高溫，納米復(fù)合同時(shí)也提高材料的硬度、彈性模量、Weibull 模數(shù) ,并對(duì)熱膨脹系數(shù)、熱導(dǎo)率、抗熱震性產(chǎn)生影響。對(duì)

4、材料獨(dú)特性能的追求和對(duì)其進(jìn)行控制的渴望促使人們不斷研究新的納米材料,微粒尺寸由 100um 減少到幾個(gè)納米 ,但研究表明,材料的性能并不是隨著尺寸的降低而無(wú)限提高的,性能的提高是在一定限度內(nèi)的。納米材料的特殊結(jié)構(gòu)使它具有許多與傳統(tǒng)材料不同的物理、化學(xué)性能 ,具有更高的強(qiáng)度、韌性。納米鐵材料的斷裂應(yīng)力比一般鐵材料高 12 倍,氣體通過(guò)納米材料的擴(kuò)散速度為通過(guò)其他材料的上千倍,此點(diǎn)應(yīng)用于催化可使催化效率大大提高。由于納米晶粒的比表面積大,表面原子比率大,使體系的電子結(jié)構(gòu)和晶體結(jié)構(gòu)明顯改變,表現(xiàn)出特殊的電子效應(yīng)和表面效應(yīng),而摻雜微粒元素改變體系的物理化學(xué)性質(zhì)則更為有效。（二）氧化鋅納米材料簡(jiǎn)介（二）

5、氧化鋅納米材料簡(jiǎn)介氧化鋅作為一種新型的寬禁帶半導(dǎo)體材料，具有直接帶隙結(jié)構(gòu)，室溫下的禁帶寬度約為 3.37eV，激子束縛能為 60meV。ZnO 還具有原料豐富，成本低廉對(duì)環(huán)境友好無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)，使其在藍(lán)紫光發(fā)光二極管、紫外探測(cè)器、太陽(yáng)能電池、場(chǎng)效應(yīng)晶體管、傳感器以及自旋電子等領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用潛力5。近年來(lái)，ZnO 納米材料因其獨(dú)特的形貌、結(jié)構(gòu)以及特殊的材料性能，引起了全世界的廣泛關(guān)注,人們對(duì) ZnO 納米材料進(jìn)行了大量的研究工作。由于在 ZnO 材料中摻雜引入某些特定的元素，可以調(diào)節(jié)其材料性能?，F(xiàn)在對(duì)于在納米材料中摻雜某些元素，已達(dá)到改變氧化鋅納米材料的的某些性質(zhì)已經(jīng)成為研究熱點(diǎn)。 下面我們將

6、著重對(duì)于氧化鋅納米材料的摻雜改性進(jìn)行了解。二氮族摻雜納米材料的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及比較分析二氮族摻雜納米材料的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及比較分析二氮族摻雜納米材料的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及比較分析二氮族摻雜納米材料的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及比較分析（一）氮族摻雜（一）氮族摻雜 ZnOZnO 納米材料的研究現(xiàn)狀納米材料的研究現(xiàn)狀晶體材料的電、磁、聲、光、熱和力學(xué)性能，都具有結(jié)構(gòu)敏感性。晶體缺陷對(duì)晶體結(jié)構(gòu)具有巨大的影響，通過(guò)摻雜是完成特殊元素對(duì)納米晶氧化物的摻雜取代、促進(jìn)晶體材料的結(jié)構(gòu)敏感性的有效手段。通過(guò)特殊元素完成對(duì)納米晶氧化物的摻雜取代、促進(jìn)晶體材料的結(jié)構(gòu)敏感性的研究近來(lái)已被廣泛關(guān)注。如何控制缺陷的形成、類型及變化已成為

7、晶體材料領(lǐng)域研究的重要課題10。由于 ZnO 是本征 N 型半導(dǎo)體材料,很容易獲得 N 型 ZnO,但是 P 型 ZnO 卻很難制備。經(jīng)過(guò)人們的大量努力，目前 P 型 Zn O 薄膜的研究已經(jīng)取得了一些初步進(jìn)展。從已報(bào)道的 P 型 ZnO 結(jié)果來(lái)看,雖然 P 型摻雜源也是多樣的,都成功制備了 P 型 ZnO 薄膜。目前來(lái)看，N 型 ZnO 納米材料研究的非常多，但由于鋅間隙、氧空位等本征缺陷的存在，ZnO 納米線型 P 型摻雜卻非常困難。雖然 ZnO 的 P 型納米材料制備還是比較困難的，研究的也比較少，但目前一些研究組經(jīng)過(guò)大量 努力已經(jīng)制備出 Sb、P、A s、N 等摻雜的 ZnO 納米結(jié)構(gòu)

8、。理論研究表明，N 是最好的受主摻雜元素，因?yàn)?N 與 O 的半徑相近、電負(fù)性相似，N 摻入 ZnO 薄膜后能引入較淺的受主能級(jí)。研究表明，在 N 摻雜的 ZnO 晶體中，呈現(xiàn)受主態(tài)時(shí)，N 替代了 O 的位置。在目前報(bào)道的文獻(xiàn)中，制備的 P 型 ZnO 樣品大部分是采用N 作為摻雜物。實(shí)際上，在所有的受主摻雜中，N 是最適合的摻雜物。由于 N 與 O 的離子半徑最接近，使得 N 更容易替代 O 的位置。N 是 p-ZnO 很有效的受主摻雜元素，但仍存在很多困難，如起補(bǔ)償作用的施主會(huì)因 N 摻雜濃度的不同而改變，低摻雜濃度時(shí)，主要是氧空位起補(bǔ)償受主的作用;高摻雜濃度時(shí)，則是鋅的反結(jié)構(gòu)缺陷及其復(fù)合

9、體缺陷補(bǔ)償了受主。此外，ZnO 受主能級(jí)一般很深，空穴在熱激發(fā)下難于進(jìn)入價(jià)帶。所以，ZnO 的 p 型摻雜仍受到人們的普遍關(guān)注4。（二）氮族摻雜（二）氮族摻雜 ZnOZnO 納米材料的研究方案納米材料的研究方案氧化鋅納米結(jié)構(gòu)的性質(zhì)隨相應(yīng)的制備方法和實(shí)驗(yàn)條件不同，表現(xiàn)出很大的差異。下面從不同的納米材料的制備方法，并對(duì)納米材料進(jìn)行了樣品表征。其中最近，常見的 N 源有 N2O、NH3、N2、CH3COONH4等。2.12.1 采用沉淀法制備采用沉淀法制備 ZnOZnO 納米材料前驅(qū)體納米材料前驅(qū)體12122.1.1 ZnO 納米材料前軀體的制備采用沉淀法制備 ZnO 納米材料前驅(qū)體。配制濃度為 1

10、molL-1的 ZnSO4溶液(A)、1molL-1的 NH4HCO3溶液(B)。準(zhǔn)確量取 120mLA 溶液加入到 500mL 的三口燒瓶中，在 20下不斷攪拌，且攪拌速度為 800radmin-1，并以 60dmin-1的速度向三口燒瓶中滴加 240mL 溶液 B，滴加完畢，反應(yīng) 2h。反應(yīng)結(jié)束后，離心分離，并用去離子水及無(wú)水乙醇各洗滌沉淀 2 次，將沉淀置于烘箱中于 60下干燥 20h，得到 ZnO 前軀體。將制得的 ZnO 前軀體在馬弗爐中空氣煅燒，400下保溫 4h，隨爐冷卻后取出，研磨，即得到 ZnO 納米材料。2.1.2 氮摻雜 ZnO 納米材料的制備（1）等離子活性屏法制備 N

11、 摻雜 ZnO 納米材料稱取 2gZnO 納米材料于石英皿中，將石英皿放入等離子爐中固定，抽真空，通H2，打開流量計(jì) 275mLmin-1，保持壓力 0.1KPa，調(diào)節(jié)減壓閥，壓強(qiáng)穩(wěn)定后通 N2，減壓 0.1KPa，流量計(jì) 92mL min-1，壓強(qiáng)穩(wěn)定后通高壓。分別在 350、400、450下，進(jìn)行 30min 的等離子 N 摻雜實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)完畢，得到不同溫度下制得的 N 摻雜 ZnO 納米材料。（2）氣氛滲氮法制備 N 摻雜 ZnO 納米材料稱取 2g ZnO 和 4g C3H6N6，放入管式電阻爐中，抽真空 10min，設(shè)定參數(shù)，1h 內(nèi)升溫至設(shè)定溫度，分別在 370、380、390、40

12、0下制備 N 摻雜 ZnO 納米材料，保溫 2h，反應(yīng)結(jié)束后，隨管式電阻爐自然冷卻，取出，得到不同溫度下制得的 N 摻雜 ZnO 納米材料。采用上述方法，在最佳 N 摻雜溫度下，分別制備不同原料質(zhì)量比的（m(ZnO):m(C3H6N6)=1:1、1:1.5、1:2、1:2.5、1:3）N 摻雜 ZnO 納米材料2.1.3 樣品表征（1）測(cè)試儀器采用透射電子顯微鏡（TEM） 、X-射線衍射儀（XRD） 、元素分析等表征手段對(duì)產(chǎn)物的微觀形貌、物相以及摻 N 量等進(jìn)行了表征。D/MAX-2500/PC 型 X-射線衍射儀(XRD)，日本理學(xué)公司出品；D8ADVANCE 型 X-Ray 衍射儀，德國(guó)布

13、魯克公司出品；JEM-200Ex 透射電子顯微鏡(TEM)，Riga ku(Tokyo，Japan)公司出品；Cary50 紫外可見分光光度計(jì)，VARIAN 公司出品；Varios 元素分析儀，德國(guó) elementtar 公司出品。（2）表征結(jié)果（1）采用等離子活性屏法，分別在 350、400、450下制備了 N 摻雜ZnO 納米材料，并對(duì)其進(jìn)行了表征和光催化性能研究。結(jié)果表明：在模擬日光下，N 摻雜 ZnO 納米材料具有較高的光催化性能。其中在 400下制備的 N 摻雜 ZnO 納米材料的光催化活性最高，氙燈照射 6h 后，其對(duì)甲基橙溶液降解率為 83.18%；經(jīng)等離子摻雜后的產(chǎn)物仍為六方纖

14、鋅礦結(jié)構(gòu)的納米 ZnO 晶體，未有新相生成，粒徑大約為 20nm 左右。（2）采用氣氛滲氮法，系統(tǒng)研究了不同溫度（370、380、390、400） ，對(duì) N 摻雜 ZnO 納米材料的光催化性能的影響規(guī)律，并對(duì)其形貌、物相等進(jìn)行了表征。結(jié)果表明，N 摻雜改性 ZnO 納米材料的優(yōu)選條件為：氣氛滲氮溫度為 380。在此優(yōu)選條件下所制備的 N 摻雜 ZnO 納米材料的平均粒徑為 25nm，N 含量為 3.84%，且只存在具有六方纖鋅礦結(jié)構(gòu)的 ZnO 晶體，未產(chǎn)生新相，這表明 N 只是部分取代了 O 的位置；N 摻雜改性后的納米 ZnO 光催化降解甲基橙 6h 后，其降解率可達(dá)到 85.36%。2.2

15、2.2 采用水熱沉淀法制備采用水熱沉淀法制備 znozno 納米晶粉末前驅(qū)體納米晶粉末前驅(qū)體42.2.1 實(shí)驗(yàn)方法和技術(shù)路線本實(shí)驗(yàn)采用水熱沉淀法制備 zno 納米晶粉末。醋酸鋅(Zn(CH3COO)2.2H2O，)作鋅源，六次甲基四胺(Hexamethylenctetramine，縮寫為 HMT)作氮源，以水熱法制備氮ZnO 粉末。先將 0.39NaOH 配 8mlNaoH 溶液，稱 0.00849HMT 配 50ml 溶液，在四個(gè)巨塞錐形瓶中都加入 0.10549 醋酸鋅和 8ml 去離子水，攪拌均勻后，再邊攪拌，邊分別緩慢加入 2mlNaOH 溶液，其中 3 個(gè)錐形瓶中分別加入 1ml、

16、2ml、3mlHMT 溶液。再超聲強(qiáng)力攪拌均勻 10 分鐘，將溶液倒入 4 個(gè)反應(yīng)釜中，1100C 反應(yīng) 12h，自然冷卻后，用離心法分離出粉末產(chǎn)物，再用去離子水清洗三次，80真空烘干 12h。2.2.2 樣品表征(1) 實(shí)驗(yàn)儀器用 X 射線衍射譜分析用日本理學(xué)公司生產(chǎn)的 D/max.RA 型旋轉(zhuǎn)靶的射線衍射儀用 FEI 公司的 XL-30 型場(chǎng)發(fā)射環(huán)境掃描電子顯微鏡對(duì)試樣進(jìn)行表面形貌的觀察用日本島津公司 RF-53OIPC 型熒光分光光度計(jì)測(cè)量樣品光致發(fā)光用日本島津公司 UV-360O 型紫外可見近紅外分光光度計(jì)測(cè)量吸收光譜（2）表征結(jié)果所得氮摻雜 ZnO 樣品的 X 射線衍射峰都是與純 Z

17、nO 樣品的相對(duì)應(yīng)，所得樣品都是六角纖鋅礦結(jié)構(gòu);掃描電鏡圖片可以看出，所得樣品都是 15-25nm 的納米薄片，微結(jié)構(gòu)沒有隨氮濃度增加有所改變，反應(yīng)重復(fù)性強(qiáng);隨著反應(yīng)中氮濃度的增加，而光致發(fā)光譜中 Iuv/Ivis先增加再降低，在 2%氮摻雜濃度時(shí)氮摻雜 ZnO 晶體結(jié)晶性最好，薄片的厚度也最小;吸收光譜中可以看到樣品有來(lái)源于自由激子的紫外吸收峰。2.32.3 采用液相沉淀法制備采用液相沉淀法制備 ZnOZnO 納米材料前驅(qū)體納米材料前驅(qū)體2.3.1 實(shí)驗(yàn)方法和技術(shù)路線采用液相沉淀法制備 ZnO 納米材料前驅(qū)體。取 60 mL 濃度為 1 molL-1的 ZnSO4 溶液置于 250 mL 三

18、口燒瓶中,以 60 滴min- 1的速度向三口燒瓶中滴加 120 mL 濃度為 1 molL-1的 NH4HCO3溶液。在 20下,控制攪拌速度為 800 rmin- 1,攪拌2 h。反應(yīng)結(jié)束后離心、烘干, 得到 ZnO 納米材料前驅(qū)體。經(jīng)煅燒研磨后即得到 ZnO 納米材料。稱取 2 g ZnO 納米粉體置于石英皿中,將石英皿放入等離子爐中固定并用帶有細(xì)孔的銅片蓋住。抽真空,通入體積比為 3:1 的 H2 與 N2 的混合氣體。通高壓,在400 下進(jìn)行 30 min 滲氮實(shí)驗(yàn),滲氮結(jié)束后得到 N 摻雜 ZnO 納米材料。2.3.2 樣品表征（1）實(shí)驗(yàn)儀器紫外-可見分光光度計(jì), Cary-50

19、型, 美國(guó) VARIAN 公司;X-射線衍射儀, D/ MAX-2500/ PC 型, 日本理學(xué)公司; 透射電子顯微鏡, JEM-200Ex 型, 日本電子公司; 元素分析儀, Varios EL型, 德國(guó) elementtar 公司。(2)表征結(jié)果N 摻雜 ZnO 納米材料在紫外光及模擬日光下均具有較強(qiáng)的光催化性能。N 摻雜ZnO 納米材料在汞燈照射 40 min 后, 甲基橙降解率達(dá) 98.5%; 氙燈照射 6 h 后, 甲基橙降解率達(dá) 83.2%,納米粉體激發(fā)波段從紫外光擴(kuò)展到可見光波段。2.42.4 采用一步燃燒合成法制備采用一步燃燒合成法制備 ZnOZnO 納米材料前驅(qū)體納米材料前驅(qū)

20、體662.4.1 實(shí)驗(yàn)方法采用硝酸鋅（分析純） 、尿素（工業(yè)級(jí)）和非離子表面活性劑 J（工業(yè)級(jí)）作為原材料按照一定的比例混合，在瑪瑙研缽中研磨成均勻的漿狀物，放入預(yù)先加熱到一定溫度的馬弗爐中，經(jīng)過(guò)蒸發(fā)、濃縮、發(fā)泡、爆燃一系列過(guò)程，這個(gè)過(guò)程大約持續(xù)幾十秒，最后得到粉色絮狀的粉體。2.4.2 產(chǎn)品表征（1）實(shí)驗(yàn)儀器采用日本理學(xué) D/max- B 型 X 射線衍射(X-ray diffraction,XRD)儀對(duì)納米粉體物相進(jìn)行分析。采用 Perkin Elmer 683 型紅外光譜儀分析粉體化學(xué)組成，波數(shù)范圍為4000400cm-1，樣品用 KBr 壓片法測(cè)定，儀器分辨率為 4 cm-1。粉體的微

21、觀形態(tài)由日本日立 S-4700 冷場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡(SEM)來(lái)表征。用日本JEM2010 型電子顯微鏡(TEM)測(cè)定其形貌。采用美國(guó) Thermo ESCALAB 250 XPS 儀器分析粉體中氮元素的含量，單色 Al K(h=1486.6eV),功率 150W，束斑(500m)，能量分析器固定透過(guò)能為 20eV。（2）表征結(jié)果采用一步燃燒合成法快速合成出粒度小、分布均勻、色澤一致的纖鋅礦結(jié)構(gòu)的粉色氧化鋅納米晶，其晶相與與標(biāo)準(zhǔn) -ZnO 的 X 衍射數(shù)據(jù)（JCPDSNo.5-664）完全一致。燃料用量對(duì)所生成的氧化鋅的顏色有重要的影響，低用量不足以提供足夠的能量和氮源，煅燒溫度主要影響燃燒反應(yīng)的

22、進(jìn)程，進(jìn)而影響產(chǎn)物的純度、粒度大小和分布。利用熱力學(xué)公式對(duì)理論絕熱燃燒火焰溫度進(jìn)行了計(jì)算，通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)確定了最佳工藝：當(dāng) 為 4.920，煅燒溫度為 800、Zn(NO3)26H2O 水溶液的濃度為 60g/L，可獲得綜合性能良好的粉色氧化鋅納米晶，氮摻雜量為 1.02%。三氮摻雜納米材料的優(yōu)缺點(diǎn)三氮摻雜納米材料的優(yōu)缺點(diǎn)三氮摻雜納米材料的優(yōu)缺點(diǎn)三氮摻雜納米材料的優(yōu)缺點(diǎn)氧化鋅作為一種新型的寬禁帶半導(dǎo)體材料，因其獨(dú)特的形貌、結(jié)構(gòu)以及特殊的材料性能，以及其豐富的原料，低廉的成本及對(duì)環(huán)境友好無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)，使其在藍(lán)紫光發(fā)光二極管、紫外探測(cè)器、太陽(yáng)能電池、場(chǎng)效應(yīng)晶體管、傳感器以及自旋電子等領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)

23、用潛力。由于在 ZnO 材料中摻雜引入某些特定的元素，可以調(diào)節(jié)其材料性能。而不同的制備方法，會(huì)使得氧化鋅納米材料的性能改變有所不同。下面對(duì)其性能的改進(jìn)，進(jìn)行如下對(duì)比。1.采用沉淀法制備 ZnO 納米材料前驅(qū)體等離子活性屏法制備的 N 摻雜后 ZnO 納米材料比未摻雜的 ZnO 納米材料的晶粒小，平均粒徑為 20nm，且分散性好。這可能是因?yàn)?，在等離子轟擊下，原團(tuán)聚的 ZnO晶粒被打散，使摻雜后 ZnO 納米材料的晶粒變小，比表面積增大，這將有利于提高其光催化性能。氣氛滲氮制備 N 摻雜 ZnO 納米材料比未摻雜的 ZnO 納米材料粒徑變小，平均粒徑為 25nm，且分散性好。綜上所述，N 摻雜使

24、 ZnO 納米材料粒徑變小，增大了產(chǎn)物的比表面積，從而利使其光催化性能提高。由物相結(jié)構(gòu)分析知道，N 可能進(jìn)入 ZnO 晶格內(nèi)部并部分取代氧元素，以化學(xué)鍵 O-Zn-N 形式存在。使得氧化鋅納米晶體的團(tuán)聚作用減少，穩(wěn)定性增加。(2)(2)采用水熱沉淀法制備 zno 納米晶粉末前驅(qū)體通過(guò) x 射線衍射譜分析可以看出，未摻雜 zno 樣品的譜圖中，衍射峰的相對(duì)強(qiáng)度比其它樣品相對(duì)強(qiáng)度更高，這可能是由于樣品團(tuán)聚結(jié)構(gòu)不同引起的。所得樣品都是 15 一 25nm 的納米薄片，分散性好。隨著氮摻雜濃度的增加，片與片團(tuán)聚形成的結(jié)構(gòu)由比較明顯的球形向不規(guī)則形狀轉(zhuǎn)變。(3) 采用液相沉淀法制備 ZnO 納米材料前驅(qū)

25、體由于 N 的摻雜在 ZnO 晶格中產(chǎn)生了缺陷位, 這些缺陷位能夠捕獲光生電子或空穴,從而使光生電子和空穴有效分離,減少?gòu)?fù)合幾率,有利于強(qiáng)氧化性基團(tuán)OH 和O2-的產(chǎn)生,從而使其光催化活性增強(qiáng)。 (4)采用一步燃燒合成法制備 ZnO 納米材料前驅(qū)體對(duì)在不同煅燒溫度所制粉體的 X 衍射，分析可知不同煅燒溫度所制粉體的主要成分為纖鋅礦結(jié)構(gòu)的 ZnO，主要衍射峰數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn) -ZnO 的 X 衍射數(shù)據(jù)（JCPDS No.5-664）完全一致。煅燒溫度對(duì)產(chǎn)品粒徑有一定的影響，隨著煅燒溫度的升高，原子的擴(kuò)散激活能增大，使 ZnO 晶核的生長(zhǎng)速率加快，從而使粒徑有所增大。由于納米粉體表面原子配位不飽和，因此

26、存在大量的懸空鍵，產(chǎn)生的離域電子在表面和體相之間重新分配，使鍵強(qiáng)度增加，化學(xué)鍵力常數(shù)增大數(shù)增大。小尺寸的 ZnO 納米粒子表面吸附活性較高。四展望氮族摻雜納米材料的應(yīng)用前景四展望氮族摻雜納米材料的應(yīng)用前景四展望氮族摻雜納米材料的應(yīng)用前景四展望氮族摻雜納米材料的應(yīng)用前景納米 ZnO 是一種面向 21 世紀(jì)的新型高功能精細(xì)無(wú)機(jī)產(chǎn)品，由于其特殊結(jié)構(gòu)以及納米效應(yīng)使得其在橡膠、陶瓷、日用化工，涂料、磁性材料等方面都具有廣泛的用途，可用來(lái)制造氣體傳感器、熒光體，紫外線遮蔽材料、變阻器、圖像記錄材料壓敏材料、壓電材料、高效催化劑等7-9。（一）氮摻雜氧化鋅納米材的應(yīng)用前景（一）氮摻雜氧化鋅納米材的應(yīng)用前景納

27、米氧化鋅在化學(xué)性能方面具有抗菌防霉特異催化和光催化等特性，氮摻雜納米氧化鋅納米材料其抗菌性和防紫外性更加顯著和穩(wěn)定。經(jīng)過(guò)氮摻雜納米氧化鋅整理后的織物具有優(yōu)良的抗菌性和防紫外性：紫外防護(hù)指數(shù)明顯升高，且具有較好的水洗牢度；抗菌性不受環(huán)境影響。氮摻雜納米 ZnO 在紡織領(lǐng)域的應(yīng)用填補(bǔ)了該產(chǎn)品在紡織領(lǐng)域的應(yīng)用空白，為紡織用抗菌、抗紫外功能劑提供了新品種。納米 ZnO 因?yàn)榫哂衅帘巫贤饩€，吸收紅外線以及殺菌防霉的作用，以及優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性、無(wú)毒性等性能，使它廣泛應(yīng)用于各種涂料中。 ，特別是它抗紫外線的能力，使其成為化妝品中理想的抗紫外添加劑但是單純的納米 ZnO 往往呈現(xiàn)白色，用于化妝品中會(huì)

28、使人的皮膚顯得蒼白而不自然,而氮摻雜納米膚色 ZnO 會(huì)改進(jìn)納米氧化鋅本來(lái)的顏色，使其更加進(jìn)人的膚色。隨著人們對(duì)于紫外吸納防護(hù)意識(shí)的加強(qiáng)，氮摻雜納米膚色 ZnO 在化妝品行業(yè)將有著也來(lái)越廣泛的應(yīng)用。納米 ZnO 是具有六方纖鋅礦結(jié)構(gòu)的直接帶隙半導(dǎo)體材料, 幾乎不引起光散射, 且具有較大的比表面積,被認(rèn)為是極具應(yīng)用前景的高活性光催化材料之一，在治理環(huán)境污染等方面?zhèn)涫荜P(guān)注。通過(guò)非金屬離子摻雜來(lái)拓展 ZnO 的激發(fā)波段，從而有效地提高其光催化效率，可以使其應(yīng)用更加廣泛。經(jīng)過(guò)摻雜制的穩(wěn)定、可靠、可重復(fù)的高質(zhì)量 p 型 ZnO 納米材料，可以用來(lái)制造短波長(zhǎng)半導(dǎo)體光電子器件，特別是工作在紫外光到藍(lán)光范圍的發(fā)光二極管(LEDs)，激光二極管(LDS)以及紫外光探測(cè)器。（二）氮摻雜氧化鋅納米材料展望（二）氮摻雜氧化鋅納米材料展望由于氧化鋅納米材料本身的結(jié)構(gòu)特征，是它在某些性能上還存在不足。氧化鋅納米材料