水熱法制備氧化鋅及其導(dǎo)電性能研究.pdf

1、氧化鋅導(dǎo)電粉在涂料、塑料、纖維等抗靜電復(fù)合材料領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用潛力,近年來(lái)成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。摻雜氧化鋅粉體具有良好的半導(dǎo)體特性,可賦予材料高效的抗靜電性能,而且還具有顏色淺、分散性能良好、成本低廉等方面的綜合優(yōu)勢(shì)。
　　本論文采用水熱法制備ZnO納米材料,并對(duì)其進(jìn)行了Al、Ga、Sn摻雜ZnO研究;并且利用第一性原理對(duì)Ga摻雜ZnO進(jìn)行能帶計(jì)算,研究其導(dǎo)電機(jī)理。
　　摻雜氧化鋅的合成以硝酸鹽和氫氧化鈉為主要原料,利用X射

2、線衍射(XRD)、掃描電鏡(SEM)、能譜分析(EDS)、X光電子能譜(XPS)等測(cè)試手段對(duì)導(dǎo)電粉體進(jìn)行表征,探討導(dǎo)電性能與結(jié)構(gòu)、形貌的關(guān)系。
　　研究了摻雜量、水熱反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間及超聲分散技術(shù)等工藝參數(shù)對(duì)摻雜粉體的導(dǎo)電性能及其他性能的影響。最佳工藝為:Al摻雜量為1.5％,150℃水熱反應(yīng)3小時(shí);電阻率為2.2×106Ω·cm,平均粒徑為42.52 nm;Sn摻雜量為2.0%,150℃水熱反應(yīng)3小時(shí);電阻率為5.24×105

3、Ω·cm,平均粒徑為23.28 nm;Ga摻雜量為1.8%,150℃水熱反應(yīng)3小時(shí);電阻率為2.18×106Ω·cm,平均粒徑為22.42 nm。
　　利用Castep軟件計(jì)算了理想ZnO的晶體常數(shù),能帶結(jié)構(gòu)和態(tài)密度,晶體常數(shù)與實(shí)驗(yàn)值基本吻合;能帶及態(tài)密度的計(jì)算結(jié)果表明理想ZnO是一種半導(dǎo)體材料,帶隙為1.49 eV。計(jì)算Ga摻雜ZnO在兩種不同情況下的能帶機(jī)構(gòu)及態(tài)密度,結(jié)果顯示摻雜后ZnO的電子結(jié)構(gòu)發(fā)生改變,費(fèi)米能級(jí)進(jìn)入導(dǎo)帶,成