《真空等离子体放电制备ZnO纳米材料工艺研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《真空等离子体放电制备ZnO纳米材料工艺研究（107页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、真空等离子体放电制备ZnO纳米材料工艺研究 真空等离子体放电制备 ZnO 纳米材料工艺研究 摘 要 纳米氧化锌是近年来得到重要应用的新型材料。纳米氧化锌的制备方法也成为 研究热点。本文利用辉光等离子体放电加热法制备了纳米ZnO，该方法的原理是利 用辉光等离子体加热使锌粉蒸发，在真空环境下与氧气反应并在单晶硅片上沉积得 到纳米级氧化锌。这是一种新的制备纳米ZnO的工艺与方法。利用SEM检测了纳米 ZnO的形貌，利用AFM检测了纳米ZnO的表面形貌，利用XRD检测了试样的相结构。 结果表明，该方法成果的制备出直径约为3080nm左右，长度约为100500nm左 右的纳米ZnO棒材，并为今后的工艺研
2、究奠定了基础。 关键词：辉光放电，等离子体，纳米氧化锌 I 真空等离子体放电制备 ZnO 纳米材料工艺研究 Abstract Nano ZnO are the material of new type, which had majoy applicability to all sorts of field recently, and many researches focus on the method of nano ZnO s fabrication. The following is presented that there is a new type of preparation te
3、chnology and the way, which mainly produce nanometer ZnO that gained by depositing above the Si with the reaction under the circumstance between Oxygen and the certain gas which, the production that Zn power were heated by hollow-cathode discharge plasma into evaporation.With use of SEM analyse nano
4、 ZnOs appearance ,with use of AFM analyse nano ZnOs surface appearance,with use of XRD insure its structure. Results show that this preparation technology successfully produce nano ZnO stick ,which diameter is about 30-80nm and length is about 100-500nm.The article establish the base for the followi
5、ng technology research. Keywords: hollow-cathode discharge ,plasma, nano ZnO II 真空等离子体放电制备 ZnO 纳米材料工艺研究 目 录 第一章 前 言 . 1 1.1 引言 . 1 1.2 纳米材料的特性 . 2 1.3 纳米氧化锌的应用 . 3 1.4 纳米氧化锌的主要制备方法 . 5 1.5纳米氧化锌的分析方法 . 6 1.6 纳米氧化锌的主要制备方法 . 10 1.7国内外对于纳米氧化锌的研究现状. 11 1.8立题的目的和意义. 12 第二章 实 验 . 13 2.1 实验设备、材料及方法 . 13 2.2
6、 辉光放电制备纳米氧化锌 . 15 第三章 SEM和AFM分析 . 25 3.1 SEM分析 . 25 3.2 AFM分析： . 38 第四章 XRD分析. 43 第五章 结论与展望 . 45 5.1 结论 . 45 5.2 展望 . 45 参考文献 . 46 致谢 . 48 声明 . 49 III 真空等离子体放电制备 ZnO 纳米材料工艺研究 第一章 前 言 1.1 引言 从尺寸大小来说，通常产生物理化学性质显著变化的细小微粒的尺寸在0.1 微米以下（1 米100 厘米，厘米10000 微米，微米1000 纳米，纳米 10埃），即100纳米以下。因此，颗粒尺寸在1-100纳米的微粒称为超微
7、粒材 料，也是一种纳米材料。 由于它的尺寸已经接近电子的相干长度，它的性质因为强相干所带来的自 组织使得性质发生很大变化。并且，其尺度已接近光的波长，加上其具有大表面 的特殊效应，因此其所表现的特性，例如熔点、磁性、光学、导热、导电特性等 等，往往不同于该物质在整体状态时所表现的性质。 纳米颗粒材料又称为超微颗粒材料，由纳米粒子组成。纳米粒子也叫超微颗 粒，一般是指尺寸在1-100nm间的粒子，是处在原子簇和宏观物体交界的过渡区 域，从通常的关于微观和宏观的观点看，这样的系统既非典型的微观系统亦非典 型的宏观系统，是一种典型的介观系统，它具有表面效应、小尺寸效应和宏观量 子隧道效应。当人们将宏
8、观物体细分成超微颗粒（纳米级）后，它将显示出许多 奇异的特性，即它的光学、热学、电学、磁学、力学以及化学方面的性质和大块 固体时相比将会有显著的不同。 纳米材料具有一定的独特性，当物质尺度小到一定程度时，则必须改用量子 力学取代传统力学的观点来描述它的行为，当粉末粒子尺寸由10微米降至10纳 米时，其粒径虽缩小为1000倍，但换算成体积时则将有10的9次方倍之巨，所 以二者行为上将产生明显的差异。纳米粒子异于大块物质的理由是在其表面积相 对增大，也就是超微粒子的表面布满了阶梯状结构，此结构代表具有高表面能的 不安定原子。这类原子极易与外来原子吸附键结，同时因粒径缩小而提供了大表 面的活性原子。
9、 纳米技术在世界各国尚处于萌芽阶段，美、日、德等少数国家，虽然已经初 具基础，但是尚在研究之中，新理论和技术的出现仍然方兴未艾。我国已努力赶 上先进国家水平，研究队伍也在日渐壮大。 1 真空等离子体放电制备 ZnO 纳米材料工艺研究 1.2 纳米材料的特性 纳米ZnO 1-100 nm 由于颗粒尺寸细微化,表现出与体材料不同的奇异特性, 如表面效应、小尺寸效应、量子隧道效应，量子尺寸效应等。这些性质使得ZnO 在很多领域得到广泛的应用。 1.21 表面效应 随着纳米材料粒径的减小，表面原子数迅速增加。例如当粒径为 10nm 时， 表面原子数为完整晶粒原子总数的 20，而粒径为 1nm 时，其表面原子百分数 增大到 99%，此时组成该纳米晶粒的所有约 30 个原子几乎全部分布在表面。由 于表面原子周围缺少相邻的原子，有许多悬空键，具有不饱和性，易与其他原子 相结合而稳定下来，故表现出很高的化学活性。随着粒径的减小，纳米材料的表 面积、表面能及表面结合能都迅速增大。超微颗粒的表面具有很高的活性，在空 气中金属颗粒会迅速氧化而燃烧。如要防止自燃，可采用表面包覆或有意识地控 制氧化速率，使其缓慢氧化生成一层极薄而致密的氧化层，确保表面稳定化。利 用表面活性，金属超微颗粒可望成为新一代的高效催化剂和贮气材料以及低熔点 材料。 小尺寸效应 当颗粒的尺寸与光波波长、德布罗意波长以
