本科畢業(yè)論文答辯

微米ZnCO3熔鹽熱分解制備ZnO微納米結(jié)構(gòu)

姓名：劉磊指導(dǎo)教師：王文忠專業(yè)：光信息科學(xué)與技術(shù)2011年5月8日2021/5/91內(nèi)容提綱前緒2設(shè)計的內(nèi)容及方案3設(shè)計的結(jié)果及分析435總結(jié)1致謝2021/5/92前緒1選題的背景和意義

背景

意義2納米材料的概述

定義

分類

特性3

ZnO納米材料的概述結(jié)構(gòu)性能和應(yīng)用研究現(xiàn)狀

2021/5/93選題的背景和意義不斷探索納米結(jié)構(gòu)材料的可控設(shè)計合成及其性能研究一直是凝聚態(tài)物理、化學(xué)及材料科學(xué)等領(lǐng)域的最活躍的前沿研究課題。探索出有用、有利的實驗條件和方法，對指導(dǎo)合成實驗，簡化實驗步驟，降低合成成本有十分重要的作用2021/5/94納米材料的概述定義：指其結(jié)構(gòu)單元的尺寸介于1納米～100納米范圍之間。分類：納米粉末、納米纖維、納米膜、納米塊體。特性：表面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)、體積效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)、宏觀量子隧道效應(yīng)、介電限域效應(yīng)。2021/5/95ZnO納米材料的概述結(jié)構(gòu)：六邊纖鋅礦結(jié)構(gòu)、立方閃鋅礦結(jié)構(gòu)，以及比較罕見的氯化鈉式八面體結(jié)構(gòu)。性能和應(yīng)用：納米氧化鋅有許多新異的物理、化學(xué)特性，在航天、電子、冶金、化學(xué)、生物和環(huán)保等領(lǐng)域中展示了十分廣闊、誘人的應(yīng)用前景。

研究現(xiàn)狀：近幾年來，ZnO納米材料的研究工作主要集中在各種納米結(jié)構(gòu)的制備方法上，而且取得了突飛猛進的發(fā)展，但是在其應(yīng)用領(lǐng)域基本上還處于研究探索階段。

2021/5/96設(shè)計的內(nèi)容及方案研究內(nèi)容以ZnCO3為反應(yīng)物、NP-9作為表面活性劑，NaCl提供一個有利于微納米ZnO生長的液態(tài)環(huán)境，于熔鹽環(huán)境中將微米ZnCO3轉(zhuǎn)變?yōu)閆nO微納米結(jié)構(gòu)。利用X-射線衍射（XRD）和透射電子顯微鏡（TEM）技術(shù)研究生成的ZnO微納米結(jié)構(gòu)的成分、尺寸和形貌。2021/5/97研究方案實驗儀器分析天平

透射電子顯微鏡（TEM）

純水機

電爐

電熱恒溫干燥箱

離心機

實驗試劑：ZnCO3

、NaCl、NP9、H2O、CH3CH2OH

數(shù)控超聲波清洗器

X射線衍射儀（XRD）

電爐KSW-6-162021/5/98實驗方案以ZnCO3為反應(yīng)物、NP-9作為表面活性劑，NaCl提供一個有利于微納米ZnO生長的液態(tài)環(huán)境，于熔鹽環(huán)境中將微米ZnCO3轉(zhuǎn)變?yōu)閆nO微納米結(jié)構(gòu)。反應(yīng)方程式如下所示：2021/5/99實驗過程準備工作制備洗樣洗、吹、超沉淀、離心稱量、研磨、烘烤注：第二組實驗省去了沉淀環(huán)節(jié)，并改變了部分條件。

2021/5/910設(shè)計的結(jié)果及分析第一組實驗的XRD圖（圖1）2021/5/911設(shè)計的結(jié)果及分析第二組實驗的XRD圖（圖2）2021/5/912設(shè)計的結(jié)果及分析從兩個ZnO粉末X射線衍射圖上可以看到：兩組實驗的XRD圖相差不大，衍射峰都很尖銳，說明產(chǎn)品結(jié)晶性好，生成的粒子結(jié)構(gòu)完整，將其與ZnO的X射線衍射標準卡片（PDF：36-1451）對照分析，結(jié)果非常一致，圖中三個最強的衍射峰的位置分別對應(yīng)著（101）、（100）、（002）晶面，證明都是六方晶系纖維礦結(jié)構(gòu)的ZnO。而在粉末衍射圖上未見其它雜質(zhì)峰出現(xiàn)，說明晶型單一，產(chǎn)物ZnO的純度高。2021/5/913設(shè)計的結(jié)果及分析第一組實驗的TEM圖（圖3）2021/5/914設(shè)計的結(jié)果及分析圖3為購買的微米級ZnCO3在以表面活性劑NP-9為助研劑研磨15min，然后在850℃下退火2h后所得的ZnO納米結(jié)構(gòu)的TEM圖。由圖可知，所制備的ZnO納米晶由長度為1.5um，寬度為500nm納米帶，邊長為400nm的納米片等組成。由選區(qū)電子衍射圖可知，所制備的ZnO納米晶為單晶。2021/5/915設(shè)計的結(jié)果及分析第二組實驗的TEM圖（圖4省略）2021/5/916設(shè)計的結(jié)果及分析圖4為購買的微米級ZnCO3在以表面活性劑NP-9為助研劑，研磨15min后于820℃退火2h所得的ZnO納米晶的TEM圖。由圖可知，研制的ZnO納米晶由正方塊和無規(guī)則形狀的納米晶組成，且尺寸小于在850℃下退火的ZnO納米晶的尺寸。由上述TEM圖可知，退火溫度對ZnO納米晶的尺寸有顯著影響。2021/5/917總結(jié)NaCl的量對結(jié)果影響不大,而退火溫度越高，ZnO納米晶的尺寸越大操作簡單，成本較低好的實驗不僅要求好的實驗結(jié)果，還要求盡可能簡單、易操作的實驗過程。2021/5/918致謝

在緊張而又充實的編寫畢業(yè)論文兩個月來，我的每一步成長都離不開各位老師關(guān)懷和照顧，凝聚著老師的心血與汗水。在此我要感謝王文忠老師，是由于他的悉心指導(dǎo)和大力支持，我的畢業(yè)論文得以順利完成。從整個論文的選題到定稿無不凝聚著老師大量的心血與精力。老師嚴謹?shù)膶W(xué)者風(fēng)范、精益求精的治學(xué)態(tài)度、深厚的學(xué)術(shù)