论文题目: 四脚状氧化锌晶须制备及其应用研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 冶金物理化学
作者: 周建萍
导师: 丘克强
关键词: 氧化锌晶须,制备,形貌,锌浮渣,性能
文献来源: 中南大学
发表年度: 2005
论文摘要: 四脚状氧化锌晶须(T-ZnO_w)是一种具有规整三维空间结构的多功能无机晶体材料。但由于价格瓶颈,目前尚未得到广泛的应用。本课题针对T-ZnO_w的研究现状和广阔的应用前景,结合X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)、透射电子显微镜(TEM)和高分辨透射电镜(HRTEM)等现代先进表征手段,对T-ZnO_w形貌和制备条件的相互关系进行了系统的实验研究,探讨了T-ZnO_w的生长机理和生长过程,并全面研究了T-ZnO_w的光致发光性能、光催化氧化降解性能以及T-ZnO_w/聚丙烯(PP)复合材料的力学性能和电学性能,取得了一系列研究成果: (1) 鉴于目前微米级氧化锌晶须的制备方法大多采用纯度高的锌粉、锌粒或锌块等锌一次资源为原料,导致T-ZnO_w生产成本较高的现状,我们尝试以更廉价的锌浮渣为原料,采用平衡气量法研究了T-ZnO_w的制备。考察了外部反应环境、不同金属锌品位和杂质含量的锌浮渣对产品纯度和形貌的影响规律,确定了用锌浮渣制备微米级氧化锌晶须的最佳工艺条件,为锌浮渣以及热镀浮渣、含锌烟尘等锌二次资源的回收利用找到了一条附加值更高的新途径。 (2) 本研究巧妙地利用了“真空度”与氧量的关系,首次提出和采用“真空控氧高温气相法”这一制备纳米四脚状氧化锌晶须的新方法,以高纯锌粒为原料,进行了T-ZnO_w的制备研究。考察了催化剂(分子筛)、反应温度和体系压力等生长条件对产品生长形貌的影响,成功制备了形貌规整、尺寸可控的纳米T-ZnO_w,并确定了真空控氧高温气相法制备纳米T-ZnO_w的最佳工艺。该法与已有的生产T-ZnO_w的“锌粉预氧化法”、“反应器预热法”相比,具有工艺流程短、操作简单、消耗小等特点,且产品为纳米T-ZnO_w具有更为广阔的应用潜力;相对现有的静态法,制备的纳米氧化锌晶须具有形貌规整、长径比大、易实现工业化生产的优点。因此“真空控氧高温气相法”更具工业化应用前景。 (3) 分析探讨了T-ZnO_w的生长机理和生长过程。研究表明,T-ZnO_w的结晶生长遵循气—固生长机理(VS)。选区衍射和高分辨电镜结果表明,纳米四脚状氧化锌晶须的中心部位存在多重孪晶结构,而针体为单晶,沿着<001>方向取向生长。针体生长模型有完整光滑
论文目录:
摘要
ABSTRACT
第一章 文献综述
1．1 氧化锌(ZnO)的晶体结构及生长习性
1．2 四脚状氧化锌晶须的结构、性能及其制备研究
1．2．1 引言
1．2．2 四脚状氧化锌晶须的结构、形貌和性能
1．2．3 T-ZnO_w的制备方法与工艺研究
1．2．4 T-ZnO_w的生长机理研究
1．2．5 T-ZnO_w的应用研究现状
1．3 课题研究目的、意义及研究内容
第二章 用锌浮渣制备微米级T-ZnO_w的研究
2．1 前言
2．2 试验过程
2．2．1 实验原理
2．2．2 试验原料及设备
2．2．3 试验过程
2．2．4 测试仪器和方法
2．3 试验结果与分析
2．3．1 产品外观和结构
2．3．2 外部反应环境对产品形貌的影响
2．3．3 不同原料对产品纯度和形貌的影响
2．5 本章小结
第三章 真空控氧高温气相法制备纳米T-ZnO_w的研究
3．1 前言
3．2 真空控氧高温气相法制备氧化锌的热力学分析
3．3 真空控氧高温气相法制备T-ZnO_w的原理
3．4 试验
3．4．1 原料、设备、实验及测试方法
3．4．2 T-ZnO_w的制备
3．4．3 T-ZnO_w纳米粒子结构和形貌的表征
3．5 纳米T-ZnO_w的微观结构和形貌
3．6 纳米T-ZnO_w的形成条件对形貌的影响
3．6．1 本试验系统中气体的运动形式
3．6．2 分子筛用量的影响
3．6．3 温度对纳米T-ZnO_w生长形貌的影响
3．6．4 体系压力对纳米T-ZnO_w生长的影响
3．7 真空控氧高温气相法与其他制备方法比较
3．8 本章小结
第四章 T-ZnO_w生长机理及生长过程的研究
4．1 引言
4．2 测试方法
4．3 T-ZnO_w的生长机理
4．4 T-ZnO_w的生长过程
4．4．1 T-ZnO_w的八面体孪晶核的形成
4．4．2 应力释放
4．4．3 T-ZnO_w针体的生长
4．5 本章小结
第五章 T-ZnO_w光性能及光催化降解甲基橙的研究
5．1 引言
5．2 试验部分
5．2．1 原料、测试仪器及方法
5．2．2 光催化实验
5．2．3 分析方法
5．3 结果与讨论
5．3．1 T-ZnO_w的光致发光性能
5．3．2 纳米T-ZnO_w对紫外-可见光的吸收和漫反射行为
5．3．3 T-ZnO_w用于甲基橙溶液的光催化氧化研究
5．4 本章小结
第六章 T-ZnO_w／PP复合材料性能的研究
6．1 实验
6．1．1 原料、设备及测试仪器
6．1．2 T-ZnO_w表面改性实验
6．1．3 T-ZnO_w／PP树脂基复合材料试样的制备
6．1．4 接触角的测定
6．1．5 活化指数测定
6．1．6 复合材料性能的测试方法
6．2 改性结果讨论及表征
6．2．1 偶联机理
6．2．2 活化指数
6．2．3 接触角
6．2．4 最佳改性条件
6．2．5 改性前后T-ZnO_w的红外光谱表征
6．3 T-ZnO_w／PP复合材料的导电性能
6．3．1 体积含量对复合材料导电性能的影响
6．3．2 导电性的微观解释
6．3．3 表面处理对复合材料导电性能的影响
6．4 T-ZnO_w／PP复合材料的介电性能研究
6．5 T-ZnO_w／PP复合材料的力学性能研究
6．5．1 T-ZnO_w含量对PP复合材料力学性能的影响
6．5．2 偶联剂类型对PP复合材料力学性能的影响
6．5．3 冲击断面的微观结构
6．6 本章小结
第七章 总结与展望
参考文献
攻读学位期间发表的论文及取得的研究成果
致谢
发布时间: 2006-03-28
参考文献
- [1].ZnO晶须生长理论及热镀锌渣制备四针状晶须工艺研究[D]. 陈艺锋.中南大学2004
- [2].SiC晶须增韧硅化物及SiC/玻璃高温防氧化涂层的研究[D]. 付前刚.西北工业大学2007
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- [4].碱式硫酸镁晶须表面改性及其在聚丙烯材料中的应用研究[D]. 党力.中国科学院大学(中国科学院青海盐湖研究所)2017
- [5].六钛酸钾晶须/聚醚醚酮复合材料力学、摩擦学性能及界面结合机理研究[D]. 华熳煜.中南大学2014
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- [10].纳米晶须的合成及其性能的研究[D]. 郑云辉.吉林大学2011
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