纳米氧化锌的制备改性及应用进展(2)

1.3.1 溶胶-凝胶法 溶胶-凝胶法是将锌的醇盐溶解在溶液中,溶液经过水解、聚合、凝固等过程形成透明状凝胶,再通过仪器加热处理或者干燥使之脱水最终


1.3.1 溶胶-凝胶法

溶胶-凝胶法是将锌的醇盐溶解在溶液中,溶液经过水解、聚合、凝固等过程形成透明状凝胶,再通过仪器加热处理或者干燥使之脱水最终得到粒径均匀的纳米氧化锌粒子。2008年Yang等[2]通过大量实验尝试,采用了SG法最终制得形状为棒状的纳米ZnO,实验同时还采用不同方式对所制得的产物的外观做了检测。除此之外,2011年Yang等[3]同样利用这种方法制备了Zinc Oxide,实验过程中还往产物中掺杂了稀土金属。该法的优点是制备得到的产物均匀且粒径较小、纯度高、反应条件比较宽泛不苛刻,只需在低温下就可以进行,但也存在原料成本高、容易发生结块断裂等缺点。

1.3.2 水热/溶剂热法

水热法即将不溶物或难溶物放置于密封的反应釜中。通过不断加热加压,从而达到反应所需要的高温高压环境,难溶物就会慢慢溶解,再经过成核、生长、重结晶等过程最终获得纳米微粒的方法。2010年Lang等[4]通过水热法将Ce掺杂到纳米ZnO中,通过控制合成生长条件制备出针状和片状的纳米ZnO。水热法具有纯度好、操作简单、成本低、无需二次热处理等优点,但整个过程反应时间长,高温高压导致能耗大反应不容易进行,对设备要求大且依赖性大,影响和阻碍了其的发展。

1.3.3 沉淀法

沉淀法就是将沉淀剂加入到溶解好的锌盐溶液中,溶液慢慢会有沉淀物生成,经过过滤获取沉淀物,再经过冲洗、加热分解等一系列加工最终获得Zinc Oxide。沉淀法包括共沉淀法、均相沉淀法、金属醇盐水解法。优点是原料价低、成品纯且硬,但易引进杂质且难以去除、操作不方便、反应过程中易发生团聚等。2015年孙悦等[5]采用这种方法将醋酸锌和尿素混合到一起发生化学反应,最终得到沉淀物氧化锌粉体,实验过程中并探究了其对Methylene blue的光催化降解影响。研究发现,实验所得产物对Methylene blue的降解率能达到98.1 %。

1.3.4 微乳液法

微乳液法是由水、表面活性剂助和表面活性剂形成的透明稳定的乳液状液体。该方法具有反应平且稳,设备简单、操作简单、成品不易分解等优点。但该方法在整个过程中耗费太多的乳化剂,乳化剂也不太容易去除,不仅增大制备难度,而且也使整个制备成本增大。2008年唐二军等[6]采用微乳液法制备了形貌为球型和类球型的纳米ZnO粒子,径约为20 nm。

除了以上制备方法外,另外还包括生物模板法、水解法、激光诱导CVD法、气相传输法[7]等制备方法。

2 纳米ZnO的表面改性方法

纳米ZnO材料虽然拥有众多一般材料所不具有的独特优势,但不可避免其身上的一些小缺陷,比如禁带宽度不够窄、产品太过于细小容易丢失,对阳光的利用效率低等,这使得其在实际应用中大大受限。不过,这些缺陷通过对其表面进行改性可以改善,这样可以有效地抑制电子与空穴之间发生复合的现象,光谱响应维度增大,太阳能利用率增大。