[发明专利]一种研究氧化锌纳米材料原位生长过程的方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种无机功能纳米材料原位生长过程的研究，特别涉及一种采用高精度、高灵敏度的RD496-2000微热量计研究绿色法合成氧化锌的原位生长过程的方法。

背景技术

氧化锌(ZnO)是一种重要的宽禁带半导体材料，带宽可达3.37eV，有很大的激子束缚能(60meV)，具有优良的化学性质和热稳定性及良好的发光、光电转换等性能，使得其在众多领域有着广泛的潜在应用，例如可以用于发光材料、光电转换材料、涂料及日用化工材料，可以用来制造风光电极、变压器和多种光学装置。同时ZnO还是一种生物安全和生物相溶性良好的材料，可以用于生物医药的载体或生物传感器等。纳米材料由于具有量子尺寸和宏观量子隧道效应等而显示特殊的光、电、磁和催化性能，引起了人们极大的兴趣，其制备和性能的研究已经成为当前材料科学中十分活跃的领域，而材料的性能与粒子的大小和形貌密切相关。有关ZnO纳米材料的合成已有很多报道，包括物理溅射沉积法、化学气相沉积法、电化学合成法、热蒸发、金属有机气相外延(MOVPE)技术，激光法，微乳液法、溶剂热合成、水热合成与模板合成法等，合成出了ZnO的纳米线、纳米棒、纳米带、纳米管、纳米环、纳米弓、纳米花、纳米片等等。

目前，研究纳米材料的生长过程主要有以下几种方法：(1)用经典的结晶动力学理论来研究纳米材料生长[Sugimoto T，Kimijima K.Journal of Physical Chemistry B.2003；107；10753-9]，即在一定条件下对所合成的纳米材料进行终态(或中间态)检测，表征形态、结构、组成和物性，由检测结果进行分析，探索可控合成的生长条件，研究生长机理和生长动力学[郭敏，刁鹏，王新东，蔡生民.北京科技大学学报.2007；7；735-8+749]；(2)用电镜原位研究纳米材料生长过程[a)Zhang XZ，Zhang JM，Chen L，Xu J，You LP，Yu DP.AppliedPhyscis A：Materials Science & Processing.2008；92；669-672.b)Stach FA，Pauzuskie PJ，Kuykendall T，Goldberger J，He RR，Yang PD.Nano Letters.2003；3；867-9.c)Radisic A，VereeckenPM，Hannon JB，Searson PC，Rss FM.Nano Letters.2006；6；238-42.d)Chou YC，Wu WW，ChengSL，Yoo B-Y，Myung N，Chen LJ，Tu KN.Nano Letters.2008；8；2194-9.]；(3)用扫描隧道显微镜实时观测纳米材料生长[a)Skutnik PD，Sgarlata A，Nufris S，Motta N，Balzarotti A.PhysicalReview B.2004；69；201309.b)Zell CA，Freyland W.Langmuir.2003；19；7445-50.]；(4)用椭圆偏振诊断技术对纳米材料的生长动力学、性质进行在线监测[Logothetidis S，Gioti M，Patsalas P.Diamond and Related Materials.2001；10；117-24.]；(5)用同位加速器X射线吸收原位观测纳米结构成核以及生长过程[Lngham B，Llly BN，Ryan MP.Journal of Physical Chemistry C.2008；112；2820-4.]；(6)用紫外光谱(UV)吸收对纳米簇生长过程进行实时在线动力学研究[Mercado L，Castro W，Vicuüa E，Briano JG，Ishikawa Y，Irizarry R，SoláL，Castro ME.International Conference on Computational Nanoscience and Nanotechnology-ICCN.2002；439-42.]；(6)用石英晶体微天平结合原位X射线光电子能谱对纳米结构的生长速率进行在线监测[Chelly R，Werckmann J，Angot T，Louis P，Bolmont D，Koulmann JJ.Thin SolidFilms.1997；294；84-7.]。