引言

氧化鋅是最吸引人的半導(dǎo)體材料之一 ，因?yàn)樗哂兄苯訋?、?qiáng)發(fā)光、高熱導(dǎo)率等特性。除此之外，它在不同技術(shù)領(lǐng)域(光學(xué)、光電子學(xué)、催化、壓電、太陽能電池、超疏水表面、生物傳感器等)都具有很大的潛力。

本文講述了一種合成氧化鋅顆粒的濕式化學(xué)方法。通過利用硝酸鋅和各種沉淀劑，如氫氧化鉀、氫氧化鈉和(ch2)6n4，我們得到了不同形態(tài)的顆粒。此外，添加一種結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑會(huì)導(dǎo)致氧化鋅顆粒尺寸（對(duì)于氫氧化鉀和氫氧化鈉）的減少，并在(CH2)6N4的情況下導(dǎo)致氧化鋅顆粒形狀的變化。x射線衍射分析表明，所得樣品均為纖鋅巖結(jié)構(gòu)。反射率和光致發(fā)光光譜已被用來研究氧化鋅結(jié)構(gòu)的光學(xué)性質(zhì)。通過掃描電子顯微鏡觀察到的有雪花狀、花狀、星狀和雙覆盆子狀的結(jié)構(gòu)。因此，本文提出了一種具有不同形態(tài)的氧化鋅微/納米結(jié)構(gòu)的可能形成機(jī)制。該生物聚合物輔助結(jié)晶方法可以提供一種簡(jiǎn)便的方法來合成其他形態(tài)可控的化合物。

實(shí)驗(yàn)

硝酸鋅與不同的沉淀劑氫氧化鉀、氫氧化鈉和六亞甲基四胺發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成氧化鋅微晶。第一步，制備0.01 M Zn(NO3)2水溶液。在連續(xù)攪拌下將該溶液置于恒溫槽中，當(dāng)其達(dá)到90℃時(shí)加入0.01 M沉淀劑水溶液。白色的出現(xiàn)是氧化鋅微晶形成的第一個(gè)證據(jù)。3小時(shí)后，通過離心收集白色粉末，用蒸餾水洗滌幾次，并在室溫下在濾紙上干燥。

接下來我們?cè)u(píng)估了鎵對(duì)氧化鋅形貌的影響。在保持所有其他反應(yīng)參數(shù)不變的情況下，我們用0.01 %濃度的鎵合成了氧化鋅顆粒。通過離心分離制備的粉末。然后用蒸餾水洗滌沉淀物，并離心數(shù)次以溶解鎵。最后，在室溫下將白色粉末在空氣中干燥。

結(jié)果和討論

樣品的結(jié)構(gòu)用x光衍射進(jìn)行了檢驗(yàn)。如圖1所示，所有觀察到的衍射峰都屬于氧化鋅六方纖鋅礦相。在所有樣品的XRD圖譜中，沒有觀察到任何分離相的特征峰，例如Zn(OH)2。必須注意的是，對(duì)于在存在GA的情況下合成的ZnO樣品(曲線b、d和f)，衍射峰的寬度大于在不存在生物聚合物的情況下合成的ZnO微晶的衍射峰的寬度(曲線a、c和e)，這表明粒度變得稍微小了一些。此外，值得注意的是，與標(biāo)準(zhǔn)的氧化鋅六方纖鋅礦相比，當(dāng)(CH2)6N4用作沉淀劑時(shí)，(100)峰的相對(duì)強(qiáng)度比(002)峰的相對(duì)強(qiáng)度強(qiáng)得多(曲線e)，這可能歸因于氧化鋅微晶的優(yōu)先方向生長(zhǎng)。

氧化鋅合成過程中鎵的存在或多或少會(huì)影響氧化鋅機(jī)理的形成，這取決于用作反應(yīng)物的沉淀劑。從掃描電鏡圖像可以觀察到，在強(qiáng)堿性試劑(氫氧化鉀和氫氧化鈉)的情況下，當(dāng)氫氧離子在水溶液中釋放非?？鞎r(shí)，鎵僅輕微影響顆粒形狀，而當(dāng)弱堿如(CH2)6N4用作緩慢釋放氫氧離子的穩(wěn)定來源時(shí)，鎵顯著改變顆粒形狀。在最后一種情況下，羥基離子的均勻釋放與鎵的存在相關(guān)，可以導(dǎo)致形成均勻尺寸的氧化鋅結(jié)構(gòu)。鋅離子與鎵鏈緊密結(jié)合，以這種方式，鋅占據(jù)的位置可以成為微晶成核和初始生長(zhǎng)的初始中心，微晶進(jìn)一步聚集并最終形成氧化鋅顆粒。

結(jié)論

通過簡(jiǎn)單的濕化學(xué)方法，使用不同的沉淀劑氫氧化鉀、氫氧化鈉和(CH2)6N4以及結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑阿拉伯樹膠，我們獲得了具有復(fù)雜形貌的氧化鋅結(jié)構(gòu)，如雪花狀、花狀、星形和雙覆盆子狀。清晰而強(qiáng)烈的XRD衍射峰證明ZnO顆粒在纖鋅礦結(jié)構(gòu)中結(jié)晶良好。用反射光譜和光致發(fā)光光譜研究了氧化鋅結(jié)構(gòu)的光學(xué)性質(zhì)。提出了氧化鋅微/納米結(jié)構(gòu)形成的可能機(jī)制。預(yù)計(jì)關(guān)于如何使用阿拉伯樹膠操縱氧化鋅形態(tài)的信息可以容易地?cái)U(kuò)展到類似的氧化物半導(dǎo)體顆粒和其他多糖。不需要復(fù)雜設(shè)備的技術(shù)的簡(jiǎn)單性和廉價(jià)性以及原料試劑的可獲得性是有利于該方法放大的優(yōu)點(diǎn)。

審核編輯：符乾江