[发明专利]一种抗辐照氧化锌纳米材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种抗辐照氧化锌纳米材料及其制备方法，属于属于新材料领域，具体方法为：1）将二水合乙酸锌粉末研磨，得到前驱体粉末；2）将热处理马弗炉进行预热；3）将二水合乙酸锌前驱体粉末置于坩埚中，并盖上盖子，置于马弗炉中；4）在马弗炉中300‑400℃保温1‑3h后，冷却至室温后取出坩埚；5）将坩埚盖子内测蒸发沉积的白色粉末进行收集，即可获得氧化锌纳米材料；该方法基于缺陷工程原理，利用直接热分解乙酸锌前驱体法制备欠氧型氧化锌，获得白色纳米级的抗辐照材料。该方法原料丰富、价格低廉、工艺简单、产物结晶度好、纯度高、形貌结构可控、粒径分布均匀、周期短、成本低、易于规模化生产。

技术领域

本发明属于新材料领域，具体是指一种抗辐照氧化锌纳米材料及其制备方法。

背景技术

ZnO（氧化锌）作为一种直接带隙的第三代半导体光电材料，其禁带宽度约为3.37eV，具有高达60 meV室温激子束缚能、以及形貌和纳米结构的可控合成等优点。相比于Si、GaN、GaAs等半导体材料，氧化锌独特的优点是其具有良好的辐照稳定性，使其在太阳能电池、紫外激光器、空间环境探测器、热控涂层以及其它光电子器件等空间探索领域展现出广阔的应用前景。如ZnO基白色热控涂层具有低吸收-发射比特性，其热/光学性能可在很宽的范围内变化，广泛用于各个类型的航天器热控系统中。然而，在冷黑空间质子、电子以及核辐射等极端环境因素的作用下，ZnO材料会产生色心吸收、载流子浓度突变、晶格质量退化等辐照损伤现象，造成材料光电功能退化和失效。因此，目前各国均投入了大量人力、物力、财力研究开发具有优良辐照稳定性的氧化锌材料，以满足氧化锌等新一代半导体材料在空间探索及核辐射环境等极端环境的应用需求。

国内外研究人员先后提出了一系列的防护方法和改性技术来提高ZnO材料在辐射环境作用下的稳定性。如美国NASA的研究人员发现尺寸范围分布在200~500 nm的氧化锌粉末具有较佳光谱反射系数，通过O2退火以及对ZnO进行Na2O2等富氧处理改善ZnO的化学计量比，通过掺杂增加电子浓度以抑制电子从价带到辐照产生的单电离氧空位的跃迁，钝化色心吸收等等（美国专利Michael Charles Shai, Gambrills, Electrically conductivethermal control coatings, US patent, 1978, 4111851），这些方法一定程度上提高了ZnO材料的初始光学性能，但对改善ZnO材料的辐照稳定性并无实质性效果。

因此，如何通过一种有效、工艺简单的方法制备抗辐照氧化锌纳米材料，且制得的氧化锌纳米材料具有突出的耐能量粒子辐照损伤特性，一直是本领域技术人员厄待解决的技术难题。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种抗辐照氧化锌纳米材料及其制备方法，该方法是基于缺陷工程原理，利用直接热分解乙酸锌前驱体法制备欠氧型氧化锌，获得白灰色纳米级的抗辐照氧化锌纳米粉末材料，解决了现有技术中的缺陷。

本发明是这样实现的：

一种抗辐照氧化锌纳米材料，其特征在于，所述的氧化锌纳米材料为白色粉末；所述的氧化锌纳米材料为纳米棒状；所述的纳米棒的粒径分布为：直径约在30~80nm；长度1~2μm。

本发明公开了一种抗辐照氧化锌纳米材料的其制备方法，具体步骤如下：

步骤一：将二水合乙酸锌粉末研磨，得到二水合乙酸锌前驱体粉末；

步骤二：将热处理马弗炉进行预热；

步骤三：将步骤一中二水合乙酸锌前驱体粉末均匀倒入4个氧化铝坩埚中，并盖上盖子，放置于马弗炉中央；

步骤四：在马弗炉中300-400℃保温1-3h后，关闭炉子，随炉冷却至室温后取出坩埚；