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纳米氧化锌范文1
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.01.196
0 引言
作为一种新的宽禁带半导体材料，在室温下ZnO具有较大的禁带宽度，禁带宽度为3.37 eV，具备较高的激子束缚能（60 meV），具有来源丰富、价格低廉、热稳定性高和化学稳定性好等优点[1]。纳米ZnO因其体积很小（粒径在1～100 nm）、比表面积大，所以具有表面效应、体积效应、量子尺寸效应等特点，比普通ZnO表现出更优良的性质，如优异的电、磁、光、力学和化学等宏观特性，使其在污水处理、传感器、在太阳能电池、光电材料等领域具有广阔的应用前景[2-3]。目前，合成纳米ZnO的方法有很多种，主要包括化学沉淀法，水热合成法，溶胶-凝胶法，均匀沉淀法，固相合成法，微乳液法等，每种方法都具有各自的优点和缺点[4]。本论文采用简单水热合成法制备了纳米ZnO光催化材料，对其反应条件进行了深入探讨并对其结构进行了表征，同时对其未来的发展趋势进行了展望。
1 实验部分
1.1 主要仪器与试剂
仪器：高压反应釜（上海禾汽玻璃仪器有限公司），85-2磁力搅拌器（巩义市予华仪器有限责任公司），DHJ-9070A型电热恒温干燥箱（杭州汇尔仪器设备有限公司），SC-04型低速离心机（安徽中科中佳科学仪器有限公司）。试剂：乙酸锌（Zn（Ac）2・2H2O，AR，上海阿拉丁生化科技股份有限公司），六亚甲基四胺 （C6H16N4，AR，上海阿拉丁生化科技股份有限公司），十六烷基三甲基溴化铵（CTAB，AR，上海阿拉丁生化科技股份有限公司），水为二次蒸馏水。
1.2 实验方法
（1）样品的制备。称取2.2 g乙酸锌和1.5 g CTAB置于100 mL的烧杯中，加入30 mL蒸馏水，剧烈搅拌，形成溶液A。称取1.4 g六亚甲基四胺于100 mL烧杯中，加入20 mL蒸馏水和2 mL 30 %的过氧化氢，搅拌全溶形成溶液B。把溶液B在搅拌下逐滴加入A溶液中，滴毕，移至100 mL的高压反应釜中，在180 ℃下反应6 h，冷却至室温，依次使用蒸馏水和无水乙醇洗涤至中性，然后在80 ℃下干燥4 h，500 ℃条件下煅烧2 h，研磨即得白色纳米ZnO样品。改变反应时间和温度，重复上述实验操作，寻找最佳反应条件。
（2）样品的表征。用北京普析通用仪器有限责任公司生产的XD-6多晶X射线粉末衍射仪对样品进行物相分析；用Nicolet公司NICOLET6700型傅立叶变换红外光谱仪对样品进行定性分析；用荷兰FEI公司生产的FEI Quanta 200扫描电子显微镜对样品进行微观形貌观察。
2 结果与讨论
2.1 X射线衍射（XRD）物相分析
图1a和图1b中分别为在不同反应时间和不同反应温度下样品的X射线粉末衍射图。由图1a可以看出，在180 ℃反应条件下，反应时间分别为6 h、12 h和24 h时，衍射峰几乎是重叠的，说明反应时间对纳米ZnO的晶型结构的影响不大，因此，我们选择最佳反应时间为6 h。固定反应时间为6 h，考察不同反应温度对纳米ZnO的晶型结构的影响。由图1b可以看出，反应温度为120 ℃时的衍射峰最强，我们选择制备纳米ZnO的最佳反反应温度为120 ℃。因此，最佳反应条件为：反应时间为6 h，反应温度为120 ℃。从XRD测试得到的数据可知，ZnO样品在（100）、（002）、（101）、（102）、（110）、（103）等晶面出现的衍射峰与标准卡片JCPDS36-1451对应一致，表明水热处理后的ZnO样品为六方晶型铅锌矿结构，衍射峰较尖锐，无杂质峰，说明制备的样品结晶度很好，纯度较高。
2.2 傅立叶-红外（FT-IR）光谱分析
红外光谱是对物质进行定性分析的一种主要方法。图2中（a）和（b）分别表示纳米ZnO煅烧前后的傅立叶-红外图谱。由图2可知，煅烧后的谱图杂峰比烧前的少很多，说明煅烧去除了很多杂质。波数3400 cm-1为纳米氧化锌表面水的羟基峰形成的伸缩振动，1600～1700 cm-1左右出现的吸收峰是水中的-OH基弯曲振动吸收峰，485 cm-1左右峰为氧化锌的特征吸收峰，证明水热过程得到了纳米ZnO[5]。图中没有-CH3、-CH2、-C=O等基团的伸缩振动峰出现，表明样品纯度较高。
2.3 扫描电镜（SEM）分析
从图3扫描电镜图可以看出，纳米ZnO整体呈现片状结构，片状单元之间结合紧密，排列均匀，发育较完全，粒径尺寸不一，大概为几十到几百纳米不等，无明显团聚现象。
3 结语
本文以乙酸锌和六亚甲基四胺为反应物，利用简单水热法合成了纳米氧化锌，并研究了在不同时间和不同温度下反应所得纳米氧化锌的各项谱图，得出制备纳米氧化锌的最佳反应条件为在120 ℃下反应6 h。目前，虽然合成纳米氧化锌的方法有很多，但大部分方法还处于实验室理论研究阶段，对其反应条件，形貌控制以及生产实用性等方面还需要深入研究，距离工业化应用还有一定距离，如其制备技术还不完善，形成机理、掺杂机理、光催化机理以及应用性能还应进行系统研究。不过相信经过科学研究者的不懈努力，纳米氧化锌的发展会
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更好，将会在诸多方面有更广泛的应用前景。
参考文献：
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纳米氧化锌范文2
关键词：氧化锌 硅藻硅质壳 纳米材料 光致发光
中图分类号：TB34 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）02（b）-0005-04
硅藻（diatom）是一类单细胞真核浮游植物，生产了40%～45%的海洋初级生产力[1]和20%～25%的世界初级生产力[2]，现存200多个属、超过105个物种[3]。硅藻具有因种而异的刚性细胞壁结构，称为硅质壳（frustule），其在纳米至微米尺度上表现出的规律性和重现性，使得硅质壳具有了非常好的韧性、传输率和高比表面积等性质。
硅藻硅质壳纳米材料因其奇特、复杂的结构而具有应用价值[4～6]，但硅质壳固有的氧化硅（silica）组成限制了其应用范围，因此，在维持硅藻硅质壳三维纳米结构的形态、结构不发生改变的情况下，将其主要成分二氧化硅转化为其他的具有应用前景的材料成分成为了关键的一步。目前，在硅藻硅质壳的化学修饰方面已有大量的研究，主要集中在生物光电子、生物矿化、微流体、药物载体、生物传感器等领域[7～15]。从报道中来看，所得新纳米材料的种类和方法仍有很大的研究空间。
纳米氧化锌作为一种新型多功能无机材料，物理化学性质稳定，氧化活性高且廉价易得。纳米级ZnO具有表面效应、量子尺寸效应和小尺寸效应等，与普通ZnO相比，表现出许多特殊的性质[16～18]，特别是纳米ZnO由于宽的带隙和丰富的缺陷能级，在受到外界激发时，能发射出从紫外到可见光范围的许多不同波长的荧光。
在这里，我们建立基于硅藻硅质壳结构的纳米材料合成新方法，以硅藻硅质壳为模板，建立配位反应-沉淀反应多重平衡合成法，可控合成三维结构的氧化锌纳米材料，并探讨其光学性能。
1 实验部分
1.1 主要实验仪器与试剂材料
主要实验仪器：JSM-6700F冷场发射扫描电子显微镜（JEOL，Japan）；JEM-2100透射电子显微镜（200 kV）（JEOL，Japan）；Nicolet 380 FT-IR傅立叶变换红外光谱仪（Thermo Fisher Scientific America，USA）；F-4600荧光分光光度计（Hitachi，Japan）；LDZX-50KBS立式压力蒸汽灭菌器（上海申安医疗器械厂）；箱式电阻炉SX25-12（龙口市电炉制造厂）。
主要试剂材料：六水合硝酸锌（AR）；碳酸铵（AR）；30%过氧化氢（AR）；无水乙醇（AR）；氨水（AR）；硫酸（AR）；盐酸（AR）。
F/2营养液：根据F/2营养液配方，依次取氮、磷、硅、微量元素储备液1 ml，维生素储备液0.5 ml，加入1 L的过滤灭菌海水中，即得F/2营养液。
实验所用的圆筛藻（Coscinodiscus sp.）由中国海洋大学海洋污染生态化学实验室的藻种室提供。
1.2 硅藻的培养及硅质壳结构的提取
硅藻的培养：在光照培养箱内采用实验室单种一次培养法培养。具体培养条件为：将圆筛藻（Coscinodiscus sp.）接入新鲜的培养液中，在温度20 ℃±1 ℃，明暗周期12 h白/12 h黑，光源为白色日光灯，光照强度约为4000Lux的环境中培养。每日摇动2～3次，藻种生长到指数生长期后重新接种，如此反复2～3次，此时藻种状态良好，用于实验。
硅质壳的提取：将圆筛藻液在低速大容量离心机中以3000 r·min-1的速度离心得到圆筛藻余液，加入30wt%过氧化氢和2 mol·L-1的盐酸，在暗处放置反应48 h，分别用二次水和无水乙醇洗涤两次，离心，置于真空干燥箱在130 ℃下干燥3 h。
1.3 硅藻硅质壳结构氧化锌纳米材料的模板合成—— 配位反应-沉淀反应多重平衡合成法
配制溶液：配制0.2 mol·L-1的Zn（NO3）2溶液和1 mol·L-1的（NH4）2CO3溶液。
准确称取硅质壳材料0.024 g，加入30 ml蒸馏水中，充分搅拌直至硅质壳材料分散均匀。加入0.2 mol·L-1Zn（NO3）2溶液2.00 ml，缓慢滴加1 mol·L-1的（NH4）2CO3溶液。加入一定量的氨水，直至产生的沉淀刚好消失为止。将烧杯置于80 ℃恒温水浴中，固定中速搅拌，进行水解反应。将反应液转移至抽滤漏斗中分离，并分别用蒸馏水和无水乙醇各洗涤所得沉淀两次，得到前驱体。将前驱体置入箱式电阻炉中，升温至450 ℃，保温4 h，得到硅质壳结构氧化锌纳米材料。
1.4 硅藻硅质壳结构氧化锌纳米材料的表征
1.4.1 扫描电子显微镜分析
取定量硅质壳材料、硅藻硅质壳结构氧化锌纳米材料进行冷场发射扫描电子显微镜分析，考察材料的表面形貌。
1.4.2 透射电子显微镜及自带能谱仪分析
取定量硅质壳材料、硅藻硅质壳结构氧化锌纳米材料进行透射电子显微镜及自带能谱仪分析，考察材料的表面形貌与元素分布情况。
1.4.3 傅立叶变换红外光谱仪分析
取定量硅质壳材料、硅藻硅质壳结构氧化锌纳米材料进行傅立叶变换红外光谱仪分析，考察材料的组成。
1.5 圆筛藻硅质壳结构氧化锌纳米材料的发光性能实验
以相同方法制得不含硅质壳的氧化锌材料。
取定量硅藻硅质壳结构氧化锌纳米材料、不含硅藻硅质壳的氧化锌材料放入F-4600荧光光谱仪的固体支架中，将数据模式选为Luminescence，狭缝宽度选为5.0 nm，固定激发波长为300.0，扫描发射光谱。
2 实验结果与讨论
2.1 硅藻硅质壳结构氧化锌纳米材料的电镜分析
如图1所示，一系列电子显微镜对比图片表明了氧化锌在圆筛藻硅质壳表面的分布情况。圆筛藻硅质壳壳面的平均直径约为90 m（图1-a），其表面呈现出一种三维纳米蜂窝状多级孔结构（图1-b～1-e）。其中，孔较大的一级微孔平均直径约1.2 m（图1-b～1-d）；孔径相对较小的一级结构其平均直径大约为150～200 nm（图1-c）；从透射电镜图片上孔径最小的一级结构的轮廓，可判断出其微孔的平均直径约为70～80 nm（图1-e）。通过配位反应-沉淀反应多重平衡合成法合成前驱体得到了均匀的硅藻硅质壳结构氧化锌纳米材料（图1-f），壳面的ZnO纳米粒子呈针状有序排布，平均长度200 nm（图1-g）。透射电子显微镜图片（图1-h～1-k）给出了氧化锌在圆筛藻硅质壳结构的各级微孔中的分布情况。在圆筛藻硅质壳壳面的二级微孔结构中，氧化锌纳米粒子颗粒的平均直径可达到约为5 nm（图1-j）。
2.2 硅藻硅质壳结构氧化锌纳米材料的能谱分析
图2给出了圆筛藻硅质壳结构与硅质壳氧化锌纳米材料的能谱分析结果的对比图，其中铜元素的能谱峰来自测试用的能谱仪放置样品的铜网支架。从对比图中可以看出，圆筛藻硅质壳结构的主要元素组成为硅和氧，而圆筛藻硅质壳结构氧化锌纳米材料中硅和锌的原子百分比例约为2.23∶1。
2.3 硅藻硅质壳结构氧化锌纳米材料的红外光谱分析
如图3所示，圆筛藻硅质壳结构及圆筛藻硅质壳结构氧化锌纳米材料的红外光谱对比图清楚的显示了模板反应前后材料在结构组成上的改变。对于硅质壳结构本身的特征峰来说，470～806 cm-1处为硅质壳结构中Si-O-Si基团的弯曲振动吸收峰，1095 cm-1处为Si-O-Si基团的伸缩振动吸收峰。3000～3750 cm-1处的宽吸收峰为O-H基团的伸缩振动吸收峰，在这里是既包括硅质壳结构表面吸附的水、表面结晶水中的羟基的伸缩振动吸收峰，也包括H-O-Si基团中的羟基的伸缩振动吸收峰。从红外谱图中Si-O-Si基团和Si-OH基团的红外吸收峰的强度来看，圆筛藻硅质壳表面的Si-O-Si基团在数量上占有优势，是圆筛藻硅质壳结构表面所具有的主要的基团。而圆筛藻硅质壳结构氧化锌纳米材料的红外光谱则显示Si-O-Si基团和Si-OH基团的几处红外吸收峰都有了一定程度上的减弱，表明氧化锌在圆筛藻硅质壳表面可能与Si-O-Si基团以及Si-OH基团发生了化学反应。
2.4 硅藻硅质壳结构氧化锌纳米材料的发光性能与比较分析
图4所给出的是圆筛藻硅质壳结构氧化锌纳米材料与同一条件合成的不含圆筛藻硅质壳结构的氧化锌材料在300.0 nm的激发波长下的光致发光光谱对比图。从对比图中可以看出，以上圆筛藻硅质壳结构氧化锌纳米材料与同一条件合成的不含圆筛藻硅质壳结构的氧化锌材料在400～550 nm的发射光范围内的蓝绿可见光区均有宽而强的发射峰，但是圆筛藻硅质壳结构氧化锌纳米材料的发射光强度比同一条件合成的不含圆筛藻硅质壳结构的氧化锌材料的发射光强度要高出14.55%。
3 结论
（1）建立了利用溶液配位反应-沉淀反应多重平衡合成前驱体的方法，成功合成了硅质壳结构氧化锌纳米材料，电子显微镜表征的结果表明氧化锌在圆筛藻硅质壳表面均匀附着，壳面上的氧化锌纳米针状物平均长度200 nm，多级微孔结构内的氧化锌纳米粒子平均直径5 nm，能谱分析结果表明，圆筛藻硅质壳结构氧化锌纳米材料中硅和锌的原子比约为2.23∶1，红外光谱分析结果表明，氧化锌与圆筛藻硅质壳表面的部分Si-O-Si和Si-OH特征基团发生化学反应。
（2）对比相同条件下制备的不含硅藻硅质壳的氧化锌材料，对硅藻硅质壳结构氧化锌纳米材料进行了发光性能的分析和比较研究，结果表明经硅藻硅质壳模板合成后的氧化锌材料在光致发光性能上提高了14.55%。
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纳米氧化锌范文3
[关键词] 根管封闭剂；纳米氧化锌；理化特性
[中图分类号] R78[文献标识码]A [文章编号]1673-7210（2009）05（a）-039-03
Experimental study on the contractibility and film thickness of nano-zinc oxide root canal sealer
HAO Pengxiang, REN Jifang*
(Hospital of Stomatology, Shanxi Medical University, Taiyuan 030001, China)
[Abstract] To evaluate some physicochemical properties of nano-zinc oxide root canal sealer. The contractibility and film thickness of nano-zinc oxide root canal sealer were tested according to ISO 6876 methodology, and scanning electron microscope was used to observe its surface shape change before and after soaked in water to evaluate its physicochemical properties. The results suggested that volume change rate of nano-zinc oxide root canal sealer was 1.16%, and the film thickness was 0.049 5 mm. Scanning electron microscopy observation indicated that the surface structure of nano-zinc oxide root canal sealer was dense, homogeneous and good interfacial bonding. Water had little effect on the root canal sealer. These results are basically consistent with ISO 6876 standard indicator about root canal sealer, and show that the nano-zinc oxide paste as root canal sealer has excellent physicochemical properties, which provides experimental basis for the development of a new type of root canal sealers.
[Key words] Root canal sealer; Nano-zinc oxide; Physicochemical properties
根管治疗是牙髓根尖周病的最佳治疗方法，而根管充填是根管治疗的最后一步，严密的根管充填是根管治疗成功的前提。目前正在研究和临床上使用较多的根管封闭剂主要有氧化锌类、氢氧化钙类、树脂类、硅酮类和玻璃离子类、纳米复合材料等。氧化锌类具有超填时可以吸收和抗菌作用强的优点，与之相对的是封闭能力欠佳和生物相容性差的缺点，材料超出根尖会对根尖组织产生炎症反应且持续一段时间。氢氧化钙类细胞毒性小，具有良好的抗菌性能和生物相容性，可封闭牙本质小管及根尖孔，但抑菌作用较弱，封闭性也较差。树脂类具有一定的抗菌性、良好的黏结性和较长的操作时间，且封闭性能较好，但有使牙齿染色、固化前的细胞毒性及在唾液中溶解的缺点[1]。硅酮类的生物相容性和封闭性较好，但无抑菌作用。玻璃离子生物相容性良好，无细胞毒性，缺点是封闭性欠佳。目前尚无一种根管充填材料能满足理想根管充填材料的要求。纳米材料类是一种新开发的根充材料，其材料的特点是颗粒尺寸小、有效表面积大。由于这种结构上的特殊性，使纳米材料具有一些独特的效应，主要包括小尺寸效应和表面或界面效应[2]，有报道其有良好的生物相容性，抗菌性较强，封闭能力也较好，但目前还处于研究阶段，尚未投入使用[3-4]。本研究对新型纳米氧化锌充填材料进行一系列的理化性能研究，为开发新型的根管封闭剂提供实验依据。
1 材料与方法
1.1 实验材料
纳米氧化锌糊剂，碧兰麻糊剂，AHplus。
1.2 新型纳米氧化锌根管封闭剂的制备
将新型纳米氧化锌和甘油及生理盐水按体积比1∶1均匀混合，即得新型纳米氧化锌根管封闭剂。
1.3 测试材料理化性能[5]
把所要测试的新型纳米氧化锌糊剂同碧兰麻糊剂、Ahplus两种对照样品分为3组，每组材料测5个样品，分别进行以下测试。
1.3.1 收缩性测试按照ISO 6876标准对纳米氧化锌糊剂进行体积改变测试，碧兰麻糊剂、AHplus作对照样品。将封闭剂填充到高12 mm、内径6 mm的圆柱形三分裂模具中，圆柱上下两端用包裹塑料膜的载玻片压实，固定，于37℃、95％湿盒中保存7 d。在材料充分固化后，去除载玻片，用600目湿砂纸抛光使两端表面光滑。从模具上取出样品，测量各样品高度L（分辨率0.01 mm），然后将样品置于含30 ml去离子水的50 ml容量瓶中浸泡30 d，取出，吸干，再次测量样品高度L30，每种材料测5次，取平均值作为一个样品的测试值。样品的体积变化Vc由下式计算：
Vc＝（L30-L）／L×100%
1.3.2 成膜厚度测试按照ISO 6876标准对纳米氧化锌糊剂进行成膜厚度测试，碧兰麻糊剂、AHplus作对照样品。测量2块结合玻璃板的厚度：在玻璃板上分别选取4个点测2块结合玻璃板的厚度，取平均值作为结合玻璃板的厚度，精确到微米。放置一部分封闭剂到一个玻璃板的中心，放置另一个玻璃板于封闭剂的中央，混合（180±10） s后开始在玻璃板上施加150 N的力，10 min后用千分尺测量2块玻璃板及其中间糊剂总共的厚度，同样选取4个位点测量取平均值作为2块玻璃板及其中间糊剂的总厚度。每种糊剂测试5次，取平均值作为一个样品的测试值，精确到微米。
1.3.3 表面形貌观察用扫描电子显微镜，观察完全固化后的新型纳米氧化锌根充糊剂样品在去离子水中浸泡前和浸泡7 d后的表面形貌，碧兰麻糊剂、AHplus作对照样品。
1.4 统计学方法
用SPSS 13．0统计软件进行数据分析，本次实验获得的资料属于等级资料，故采用等级资料的秩和检验比较三种材料间是否存在差别。若结果差异有显著性（P
2 结果
2.1 新型纳米氧化锌根充糊剂固化后在水介质中的体积变化
在一定介质中保持三维结构的稳定是评价根管充填材料理化特性的另一标准。根据ISO 6876标准，根管封闭剂制成一定的规格并固化后，在去离子水中浸泡30 d，体积变化率应在0.1％～1.0％。纳米氧化锌根充糊剂和对照组材料AHplus、碧兰麻糊剂的体积变化率实验结果见表1。
表1 根管封闭剂的体积变化
与碧兰麻糊剂比较，*P＜0.05
由表1可见，新型纳米氧化锌根充糊剂表现为体积增大，碧兰麻糊剂、AHplus体积也增大，但新型纳米氧化锌根充糊剂的体积变化略大于AHplus，明显小于碧兰麻糊剂，与碧兰麻糊剂相比，具有明显的优势。
2.2 新型纳米氧化锌根充糊剂成膜厚度的测试
根管封闭剂是核心充填材料和管壁牙本质之间的黏接剂，必需尽可能保持一定的厚度，以确保根管充填的质量[6]。根据ISO 6876标准，试实验中糊剂应有的薄膜厚度不超过50 μm。新型纳米氧化锌糊剂与对照组材料AHplus、碧兰麻糊剂的成膜厚度实验结果见表2。
表2 根管封闭剂的成膜厚度（mm）
与AHplus比较，*P
由表2可以看出，新型纳米氧化锌根充糊剂的成膜厚度要明显小于AHplus、碧兰麻糊剂的成膜厚度，且符合ISO 6876所规定的标准。
2.3 表面形貌观察
图1是新型纳米氧化锌根充糊剂和对照组AHplus、碧兰麻糊剂完全固化后及其在水介质中浸泡7 d后的表面形貌。新型纳米氧化锌根充糊剂与碧兰麻糊剂浸泡前的表面形态基本相似，表面较为平整，显示材料纳米颗粒间有较好的结合。浸泡7 d后两者的表面均发生改变，新型纳米氧化锌根充糊剂表现为表面稍显粗糙，但整体表面与浸泡前相似，而碧兰麻糊剂的整体表现为皱缩，失去其光滑平整的表面形态特征。AHplus浸泡前表面均质细腻，浸泡后表面结构基本未变。这些表面形貌特征表明，新型纳米氧化锌根充糊剂在水介质中具有较好的稳定性。
图1新型纳米氧化锌根充糊剂、碧兰麻糊剂和AHplus固化后
在水介质中浸泡前后的表面形貌
（A：新型纳米氧化锌根充糊剂浸泡前；B：新型纳米氧化锌根充糊剂浸泡后；C：碧兰麻糊剂浸泡前；D：碧兰麻糊剂浸泡后；E：AHplus浸泡前；F：AHplus浸泡后）
3 讨论
在牙髓治疗中，根管充填的目的是完全封闭根管系统和防止根尖区微渗漏的发生[7]，并使主根管和所有副根管达到完整的三维充填[8]。临床上根管治疗失败的病例X线片常常显示出根充材料与管壁间的密合度差，由于牙胶不能自动黏着于根管壁，因此需要用封闭剂辅助充填，以获得良好的封闭效果[9]。良好的根尖封闭作用可以防止细菌的侵入和细菌产物从根管系统扩散进入根尖周围组织[10]。而根管充填糊剂的收缩性及成膜厚度与封闭性有着密切的关系。
本研究结果显示，纳米氧化锌糊剂组体积变化最小，其根尖封闭能力最强。分析其原因可能有二：一是该材料颗粒细小，达到纳米级，使材料分子颗粒之间的间隙减小，从而整体体积可变化率也减小；二是该材料同时具有表面或界面效应，其比表面积的大大增加使材料内在的缺陷尺寸减小。
新型纳米氧化锌根充糊剂的成膜厚度明显小于AHplus及碧兰麻糊剂的成膜厚度，表明新型纳米氧化锌根充糊剂在根管充填时具有良好的黏结性，从而使根管封闭性得到提高。分析原因可能是该材料的晶粒尺寸的减小对力学性能产生很大的影响，使材料的强度和韧性大大提高，而且晶粒的细化使晶界数量大大增加，有助于晶粒间滑移，使纳米材料具有超塑性。同时该纳米材料由于颗粒的纳米化而具有很好的流动性和表面活性，在固化过程中对硬组织界面还有一定的黏结性，利于根管系统的封闭[11]。
以上实验结果表明，新型纳米氧化锌根充糊剂作为封闭剂具有良好的理化性能，与进口同类产品AHplus及碧兰麻糊剂相比，在相关理化性能方面具有一定的优势，此研究数据为开发新型的根管封闭剂提供了实验依据。
[参考文献]
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纳米氧化锌范文4
提问：我能否安全地在产品中使用纳米技术?它目前是否对消费者有风险?
徐良教授解答：大约在10年前，粒径在30-60纳米范围的超细二氧化钛或氧化锌就开始进入国内化妆品配方师的视线，记得最早进入中国的这类原料以日本与法国产居多，而且很多纳米级的二氧化钛(或氧化锌)是经过表面处理的，有的是聚二甲基硅氧烷为代表的亲油性处理，有的则是亲水性处理，目的有两个：其一是经过表面包覆处理的纳米级的二氧化钛(或氧化锌)使二氧化钛(或氧化锌)不直接与皮肤接触，提高了它使用的安全性(主要是避免了一些可能存在的重金属与皮肤的接触)，其二是处理过的此类颜料具有了亲水或亲油性，在体系中更容易均匀的分散而不必在使用前用胶体磨将其分散在甘油或其他溶剂中。
此类纳米级的二氧化钛(或氧化锌)与我们在以前用的传统粒径的二氧化钛(或氧化锌)相比，它的防晒能力大为提高，另外，由于其小于可见光波长的超细粒径，它们涂在皮肤上不再是90年代初我国传统“增白粉蜜”产品那种白白的厚重感的遮盖，而是一种略显蓝光的透明质感效果，很受配方师与消费者的喜爱。
纳米氧化锌范文5
【关键词】纳米微球；氧化锌；银掺杂；气敏性；灵敏度
氧化锌（ZnO）是一种Ⅱ―Ⅵ族n型化合物半导体材料[1]， 其禁带宽度为3.37eV。属于表面电阻控制型气敏材料，由于其价格便宜、制作简单、性能稳定等优点而备受研究人员关注。但纯ZnO作为气敏材料时，存在着选择性差、灵敏度偏低、工作温度较高等缺点。为了改善这些不利因素，人们除了利用各种合成方法对ZnO进行形貌控制[4]以外，更多的是通过掺杂金属氧化物、稀土氧化物或贵金属改性。于灵敏等人利用浸渍法制备出了Ag掺杂的ZnO纳米线，结果发现，其酒精灵敏度比纯ZnO纳米线提高很多；Neri等人制备的CeO2-Fe2O3材料降低了对甲醇气体的工作温度。Paraguay等人通过掺杂Al、Fe等元素提高了ZnO薄膜对乙醇气体的选择性。
1.实验部分
1.1 试剂与仪器
六水硝酸锌、无水乙醇、柠檬酸三钠、葡萄糖、六亚甲基四胺，（实验中所用试剂均为分析纯，市售），硝酸银溶液（0.1mol・L-1）。
利用德国Bruker公司D8 Advance型X射线衍射仪（ XRD） 进行晶体结构分析，测试条件为：Cu靶，λ=1. 5406 nm，管电压40 kV，管电流40 mA，扫描步长为0. 02°，扫描速度为0. 1（°） /s，扫描范围为20°～80°。采用日本JEOL公司的JSM -7500F型冷场发射扫描电镜（ SEM） 观察样品形貌，加速电压为5 KV。利用河南汉威HW-30A气敏测试系统进行气敏性能测试。
1.2 ZnO纳米微球的制备
将一定量的柠檬酸三钠、葡萄糖、六亚甲基四胺和硝酸锌加入烧杯中，再加入适量的去离子水，在常温下搅拌溶解，得到一定浓度的透明溶液A。将溶液A倒入烧瓶在水浴锅中于90℃加热60min，有白色沉淀产生。然后取出烧瓶，自然冷却后，离心，并分别用去离子水和无水乙醇洗涤3次，60℃干燥10h，得到白色前驱体粉末。最后在马弗炉中500℃灼烧2h，得到灰白色ZnO微球。
1.3 ZnO掺杂Ag纳米微球的制备
将一定浓度的AgNO3溶液（Ag与Zn的摩尔比分别为1%、3%、5%）缓慢加入上述溶液A中并不断搅拌，，其它反应过程和条件同上。
1.4 气敏元件的制备与测试
将制备的ZnO掺杂Ag纳米微球与适量乙二醇溶液混合调成浆料，并将浆料均匀地涂抹在带有Au电极和Pt引线的Al2O3陶瓷管外。干燥后600℃烧结1h，将镍铬合金的加热丝插入陶瓷管组成气敏元件，与测试电路连接。将气敏元件在320℃下于老化台上老化一周左右。采用静态配气法，在HW-30A气敏测试系统上测试。在还原性气氛中，定义元件的灵敏度S=Ra/Rg，Ra、Rg分别为元件在空气和被测试气体中的电阻值。元件的响应、恢复时间为元件电阻变化│Ra-Rg│的90%所需要的时间。
2.结果与讨论
2.1 制备样品的表征
2.1.1 XRD分析
将所制备的样品分别用XRD进行分析，其图谱如图1所示，通过图1与JCPDS标准图谱对照发现，图中纯ZnO在的衍射峰，与六方纤锌矿结构ZnO（PDF No.36-1451）的衍射峰基本重合，无其它元素的衍射峰。在图1中掺杂1%、3%、5%Ag的ZnO纳米微球的XRD图谱中发现，除了ZnO的衍射峰外，还出现了强度很小的Ag的衍射峰，随着Ag掺杂比例的增加ZnO的衍射峰强度逐渐减弱，峰型变宽，而。由此表明Ag成功的掺杂到了ZnO纳米微球上。由谢乐公式D = κλ/（β cosθ） （ 其中κ= 0. 89， λ=0. 1541nm， β为半峰宽， D为晶粒的平均粒径），计算出ZnO粉末的平均粒径为20.63nm，掺Ag1%、3% 、5% 的ZnO粉末的平均粒径分别为18.46、16.53、19.37nm。
2.1.2 SEM分析
可以从图2中看出，纯ZnO与Ag/ZnO微球的SEM测试结果如图2所示。图2（a）为未掺杂的ZnO微球扫描电镜图，组成微球的纳米粒子堆积的比较紧密、结实，粒子之间空隙较小；图2（b）为Ag掺杂为3%的ZnO微球扫描电镜图，虽然球体和图2（a）相比，直径变化不大，但纳米粒子堆积相对分散，粒子之间的空隙明显变大。
2.2 气敏性能测试
2.2.1 工作温度对气敏性能的影响
将制备好的ZnO及掺杂Ag的ZnO气敏元件分别在工作温度为270℃、300℃、330℃、360℃、390℃、420℃、450℃时对甲醇、乙醇、丙酮、正丁醇等四种气体进行了气敏性能测试，其结果如图3-图6所示。
由图3可知，在被检测气体乙醇为200ppm时，纯氧化锌的灵敏度为26，最佳工作温度为390℃，有Ag的气敏元件灵敏度都有所提高，而且当工作温度降低变为360℃，掺杂3%Ag的气敏元件的灵敏度最高可达50.4。
如图4所示，丙酮为200ppm时，纯氧化锌的最高灵敏度为7.4，最佳工作温度为390℃，掺杂Ag的气敏元件灵敏度都有提高，当工作温度变为420℃时，掺杂3%Ag的气敏元件的灵敏度最高可达24。
图5所示，甲醇为200ppm时，纯ZnO的最高灵敏度为8，所有Ag掺杂的气敏元件灵敏度的改变都不太明显。
在图6中，正丁醇为200ppm时，纯氧化锌的最高灵敏度为18.6，而当Ag的掺杂量为3%时元件的气敏性大大提高，灵敏度接近107。由此可以看出，3%Ag掺杂的ZnO对正丁醇、乙醇具有较好的选择性。
2.2.2 气体浓度对气敏性能的影响
为进一步检验所制备材料的气敏性能，我们又对3%Ag/ZnO气敏元件对正丁醇和乙醇的在不同浓度下的灵敏度进行了测定，其结果如表1、表2所示。由表1、表2可以看出，元件对乙醇、正丁醇两种气体的灵敏度都随着浓度的增加而增大。表1中，在360℃的最佳工作温度下，元件对乙醇20ppm的灵敏度为17.5，浓度为200ppm时，灵敏度为50.4，此时的响应和恢复时间分别为13s和16s。表2中，在390℃的最佳工作温度下，元件对20ppm的正丁醇灵敏度为26.7，浓度为200ppm时，灵敏度达到106.8，此时的响应和恢复时间分别为17s和25s。因此3%Ag/ZnO的纳米微球元件可用于检测微量乙醇，也可用于检测痕量正丁醇气体。
3.结论
采用化学共沉淀法制备的掺杂为3%的Ag/ZnO纳米微球，对乙醇、正丁醇具有较高的气敏性能，特别在390℃是对20ppm的正丁醇的灵敏度达到了26.7，在360℃时对200ppm的乙醇灵敏度达到50.4，并且具有较快的响应和恢复时间。因此，3%Ag/ZnO纳米微球气体是一种较为理想的气敏材料，有可能成为检测微量乙醇和痕量正丁醇气体传感器的实用材料。
参考文献：
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作者简介：
王彦举（1988.07-），男，河南省濮阳市人，硕士研究生，从事纳米氧化锌气敏材料的制备研究。
纳米氧化锌范文6
关键词：单晶；纳米；氧化锌；ZnO
中图分类号：TN304 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）21-0005-02
ZnO为两性氧化物，无毒、无臭，溶解于强碱和强酸，不溶于乙醇和水，为浅黄色或白色粉末或晶体，能在空气中吸收水和二氧化碳，俗称锌白。ZnO是一种宽禁带直接带隙半导体材料，为Ⅱ-Ⅵ族化合物，为六方晶系纤锌矿结构，室温下禁带宽度为3.37eV。ZnO，晶格常数为：c=0.52nm，a=0.325nm，每个Zn原子与4个O原子按四面体排布。ZnO的其他物理化学性质见表1。
ZnO的激子不易发生热力化，激子束缚比室温热离化能26meV高很多，能高达60meV。在室温下具有大束缚能的激子更容易实现光效率的激光发射，所以ZnO与ZnS（40meV）、ZnSe（22meV）、GaN（25meV）相比，在室温或者更高温度下，其是一种具有很大应用潜力的短波长发光材料。ZnO生长温度只有GaN生长温度的50%，具有更低的生长温度，在很大程度上这可以避免由于高温生长造成了衬底与膜之间的原子互扩散。另外，ZnO具有原料丰富、无毒、价格低廉等优点，具有良好的化学稳定性以及高热导率和熔点。
1 氧化锌的应用
1.1 压电方面的应用
ZnO薄膜是一种具有良好压电性质定高密度、定向生长的材料，能够用来制备压电转换器材料，如高频纤维声光器件以及声光调制器等。ZnO作为一种压电材料，可以在高速率、大容量光纤通信的反雷达动态测频、微型移动通信、光纤相位调制、并行光信息处理、电子侦听等军事和民用领域得到广泛的应用。
1.2 压敏方面的应用
ZnO压敏材料在受到外加电压时，存在一个阈值电压，当该值小于外加电压时，进入击穿区，这时电流会受到电压微小的变化而引起迅速增大。ZnO压敏材料由于具有这种特征，因此在各种电器设备的浪涌电压吸收、电压保护、稳压等方面有着非常重要的作用。
1.3 光电方面的应用
在适当的掺杂下，ZnO表现出很好的低阻特征，其具有优异的光电性能。ZnO由于具有这一性能，因此，比如说液晶元件电极、太阳能电池电极等，其成为了一种非常重要的电极材料。将Al掺入ZnO薄膜中具有较高的光透过率，可以让其禁带宽度明显增大。光透过率在可见光区可达到90%。大的禁带宽度和高的透过率，让其可以作为太阳能电池窗口材料、低损耗光波导器件、紫外光探测器等。ZnO是一种很好的平面显示器材料，因为其电子辐射具有稳定性和发光性质的特点，在发光器件领域（如激光器、紫外光二极管等）具有巨大的应用潜能。
1.4 纳米ZnO的应用
在物理学、敏感性、磁性、化学、光电学等方面，纳米ZnO粒子具有一般的ZnO产品所无法比拟的特殊性能和新用途，其是联系微观粒子及宏观物体的一座桥梁。纳米ZnO用作合成橡胶、胶乳、天然橡胶的补强剂、色剂及硫化活性剂，是必不可少的轮胎和橡胶工业的添加剂，在橡胶中运用纳米ZnO，其用量仅为普通ZnO的30%～50%，可以提高橡胶的性能，充分发挥硫化的促进作用。利用纳米ZnO制备出的陶瓷釉具有抗菌、除臭、防霉等功效，并且更光洁，还可以降低陶瓷和玻璃的烧结温度。在涂料的抗老化等方面纳米ZnO因其优异的紫外线屏蔽能力具有非常突出的特性，其表面高活性可以提高催化剂的催化效率和选择性能。ZnO在电子工业中，既是光学、磁性等材料的主要添加剂，也是压敏电阻的主原料。采用纳米ZnO制备压敏电阻，能够提高压敏电阻的非线性系数和流通能力等性能，它具有较低的烧结温度。在光学器件中纳米ZnO的应用将会随之不断深入对纳米ZnO光学性能的研究而取得更大的突破性进展。
1.5 气敏方面的应用
随着表面吸附气体的不同种类和不同浓度，ZnO的电阻率会发生相应的变化，其是一种气体敏感材料。对氧化性气体、还原性气体未掺杂的ZnO具有敏感性，经过某些元素的掺杂后，对有机蒸汽、可燃气体、有害气体等具有良好的敏感性，ZnO因此可被用于制作各种气敏传感器。
2 氧化锌制备
2.1 ZnO薄膜的制备
ZnO薄膜具有优异的压电性质，能够在不同衬底上沿[0001]方向高度择优取向生长，在生光器件中因此得到了广泛应用。当前，在蓝宝石衬底上生长的ZnO薄膜拥有最好的质量，电子空穴、自由激子发光等离子态发光现象，我们甚至都能够观察到。
2.2 ZnO体单晶的制备
对于器件和材料科学的应用，高质量、生长面积大的ZnO都具有非常重要的意义。蓝宝石尽管一直用作ZnO薄膜生长的衬底，不过两者之前有着较大的晶格失配，这会造成器件性能退化，导致ZnO外延层的位错密度较高。对于紫外及蓝光发射器件的制作，由于同质外延潜在的优势，ZnO体单晶的大尺寸和高质量是极为有利的。ZnO同质外延在很多方面都具有很大的发展潜力，其具有完整的晶格匹配，能够实现容易控制材料的极性、实现无应变、没有高缺陷的衬底、低的缺陷密度等。除了用于同质外延，ZnO体单晶还可以用来做GaN的异质外延衬底。ZnO具有较小的晶格失配，因为其与GaN具备相同的原子排列次序。
助溶剂法、气相法、水热法是目前主要生长ZnO体单晶的三种方法。助溶剂法在恒定温度下通过蒸发溶剂或缓慢冷却，使熔体过饱和而结晶的方法，其是利用助熔剂使晶体形成温度较低的饱和熔体，对于生长熔点高的晶体非常合适。通过控制生长条件和寻找合适的助溶剂，用该方法有希望生长出尺寸更大的ZnO体单晶。不过该方法会给晶体带入助熔剂杂质，生长过程中容易产生应力，这对于为了适应电子材料而必须控制好化学计量比和杂质含量来说是极为不利的。此外，采用该方法生长ZnO单晶的另一个不利因素就是在溶解中ZnO容易挥发。
利用蒸汽压较大的材料，气相法在适当的条件下，可以使蒸汽凝结成晶体，比较适用于生长板状晶体。该方法气相沉积法生长的晶体与其他两种方法相比纯度更高，但是生长却难以控制。
依靠容器内的溶液维持温差对流形成过饱和状态就是我们所说的水热法，当前较为成熟的一种生长ZnO体单晶的方法就是水热法，是生长ZnO体单晶的一种非常重要的方法。水热法需要控制好生长区和溶解区的温度差、合理的元素掺杂、籽晶的腐蚀、碱溶液浓度、营养料的尺寸、生长区的预饱和、升温程序等工艺。该方法存在危险性高、生长周期长、易使ZnO晶体中引入金属杂质等缺点。
除了以上介绍的这三种比较常见的方法以外，还有坩埚下降法、氟化锌空气反应法、直接高温升华金属锌和氧反应法等一些生长ZnO单晶不太常用的方法。
3 结语
氧化锌作为宽禁带半导体材料，其在军事、生活、工业等领域以其优异的性能发挥着重要的作用。目前对ZnO国内外都展开了深入而又广泛的研究，因此，我们有理由相信，各个方面对ZnO材料的需求在不久的将来一定会得到满足。
参考文献
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