论文部分内容阅读
本文将高频感应加热与高温燃烧火焰技术相结合提出了一种新型制备纳米氧化物粉体的方法——熔体燃烧合成法,并利用此方法成功地制备出了纳米ZnO和掺杂纳米ZnO(ZMO)粉体,同时对所制备的粉体进行了结构分析和气敏性能测试。熔体燃烧合成法是一种很有前途的制备纳米粉体的方法,具有产量大,成本低,操作简单等优点,因而容易实现产业化;且易于制备出掺杂的纳米复合粉体,不会产生某些物理方法在制备纳米复合粉体中的“分馏现象”。以Zn-Al(0~10%)合金为原料,制备了纳米ZnO及掺杂ZnO粉体。TEM观察显示,粉体的形貌随着成分的变化而变化。纯Zn所制备的粉体以四针状的ZnO为主;掺杂2.06%Al得到的纳米ZnO是一些棒状大颗粒(约为100nm)和一些细小颗粒(20-40nm)的混合物;当掺杂3.5%的Al时,ZnO粉体出现球状包覆的颗粒;随着掺杂的继续升高,比如掺Al 5.56%时,ZnO粉体又呈现四针状,只是比较短。利用Zn-7.69%Al和Zn-10%Al合金制备的ZnO粉体颗粒出现了一些大的颗粒(350nm)。利用Zn-2%Cu和Zn-4%Cu合金及Zn-Cu-Al合金,制备了四针状的ZnO粉体(150nm)和球形的颗粒(100nm)。XRD分析显示,掺杂粉体中均含有ZnO和Zn的峰,只有在采用Zn-Al-Cu合金所制备的粉体中发现有Al的衍射峰,在其他的样品中均未发现Al、Cu和Al2O3、CuO粉体的衍射峰,初步判断Al、Cu已经掺杂进粉体中。进一步采用UV-Vis对纳米掺杂ZnO进行了光谱分析,纳米ZnO样品在200~400nm内具有强烈的吸收峰,表明用此法制备的纳米ZnO有很强的紫外光吸收性能。气敏测试结果表明,纳米ZnO粉体比掺杂3.5%和5.56%的纳米粉体的气敏性能要好,这可能与粉体的形貌和成分有关。最后探讨了熔体燃烧合成法制备出的纳米ZnO和ZMO粉体形成机理及其热力学分析。