文 献 综 述

1.研究背景

ZnO是一种新型的宽禁带化合物半导体材料，是Ⅱ-Ⅵ族直接宽带隙氧化物，具有独特的光学及电学特性，室温下的禁带宽度为3.37 eV，具有高的激子结合能(60 meV)。纳米氧化锌(ZnO)是指粒径介于1-100nm之间的氧化锌材料，具有比普通氧化锌材料更优良的性质，如非迁移性、荧光性、压电性、吸收和散射紫外线能力等，利用其在光、电、磁、敏感等方面的奇妙性能，可制造气体传感器、压电材料、压敏电阻、高效催化剂、磁性材料和塑料薄膜等^[1]。

目前，很多研究工作者采用了不同的合成手段来制备各种尺寸和形貌的ZnO，如高温化学气相沉积法和液相方法。气相沉积方法^[2]通常用来制备纳米结构的ZnO，但反应需要高温，设备昂贵并且操作程序复杂，这限制了其在实际中的进一步应用，而液相法、如水热法，能够在比较低的温度(低于200℃)下进行纳米结构ZnO的生长，制备方法非常经济、无污染并且可以进行大规模的生产。

纳米氧化锌由于其尺寸介于分子、原子和宏观微粒之间，具有纳米材料的体积效应、表面效应等许多宏观材料所不具有的特殊性质。纳米氧化锌粒子作为联系宏观物体及微观粒子的桥梁，在化学、物理学、光、电、磁、敏感性等方面具有一般氧化锌产品无法比拟的特殊性能和新用途。目前其应用的工业领域十分广泛，如橡胶工业领域、陶瓷工业领域、国防工业领域、纺织工业领域、饲料工业领域、涂料、化妆品及其它应用领域。

目前纳米氧化锌的制备技术已经取得了一些突破，在国内形成了几家产业化生产厂家。但是纳米氧化锌的表面改性技术及应用技术尚未完全成熟，其应用领域的开拓受到了较大的限制，并制约了该产业的形成与发展。虽然我们近年来在纳米氧化锌的应用方面取得了很大的进展，但与发达国家的应用水平以及纳米氧化锌的潜在应用前景相比，还有许多工作要做。如何克服纳米氧化锌表面处理技术的瓶颈，加快其在各个领域的广泛应用，成为诸多纳米氧化锌生产厂家所面临的亟待解决的问题。

2.水热法制备纳米氧化锌的基本原理

水热法^[3]是在特制的密闭反应容器(高压釜）里， 采用水溶液作为反应介质， 通过对反应容器加热，创造一个高温、高压反应环境，使得通常难溶或不溶的物质溶解并且重结晶。按研究对象和目的的不同，水热法可分为水热晶体生长、水热合成、水热反应、水热处理、水热烧结等，分别用来生长各种单晶，制备超细、无团聚或少团聚、结晶完好的陶瓷粉体，完成某些有机反应或对一些危害人类生存环境的有机废弃物质进行处理，及在相对较低的温度下完成某些陶瓷材料的烧结等。按设备的差异，水热法叉可分为”普通水热法和特殊水热法” 所谓特殊水热法指在水热条件反应体系上再添加其他作用力场， 如直流电场、磁场(采用非铁电材料制作的高压釜)、微波场等、作为一种方法，水热法不仅在实验室里得到了应用和持续的研究， 而且已实现了产业规模的人工水晶水热生长。

水热法制备纳米氧化锌的基本原理是：锌的含氧酸盐(如硝酸锌、醋酸锌等)和某些有机表面活性剂(如三乙醇胺、六亚甲基四胺等)的水溶液，加热到较高的温度(7O-9O℃)并保持一定的酸碱度，反应一段时间，即得到ZnO纳米棒(线)和其它一些结构的纳米ZnO。水热法制备纳米ZnO时对其最终形貌的影响因素很多,如所用锌盐种类、前驱物浓度、反应温度、反应时间、反应釜的填充率、表面活性剂以及Zn² /OH^-的比值等^[4-5]。

根据经典的晶体生长理论^[3]，水热条件下晶体生长包括以下步骤：① 营养料在水热介质里溶解，以离子、分子团的形式进入溶液（溶解阶段)；②由于体系中存在十分有效的热对流以及溶解区和生长区之间的浓度差，这些离子、分子或离子团被输运到生长区(输运阶段)；⑤ 离子、分子或离子团在生长界面上的吸附、分解与脱附；④ 吸附物质在界面上的运动；⑤ 结晶(③ 、④ 、⑤统称为结晶阶段)。