Quá trình gián tiếp
Trong quá trình gián tiếp hoặc Quá trình Pháp, kẽm kim loại được nấu chảy trong nồi nấu bằng than chì và bốc hơi ở nhiệt độ trên 907oC (thường khoảng 1000oC). Kẽm hơi phản ứng với oxy trong không khí để cung cấp cho ZnO, kèm theo sự sụt giảm nhiệt độ của nó và khả năng phát quang tươi sáng. hạt kẽm oxit được vận chuyển vào một ống làm mát và thu thập trong một ngôi nhà túi. phương pháp gián tiếp này được phổ biến bởi LeClaire (Pháp) vào năm 1844 và do đó thường được gọi là Quá trình Pháp. Sản phẩm của nó thường bao gồm các hạt oxit kẽm đông kết bằng một kích thước trung bình từ 0,1 đến một vài micromet. Tính theo trọng lượng, hầu hết các oxit kẽm trên thế giới được sản xuất thông qua Quá trình Pháp.
Quá trình trực tiếp
Quá trình trực tiếp hoặc Quá trình Mỹ bắt đầu bằng composite kẽm ô nhiễm khác nhau, chẳng hạn như quặng kẽm hoặc máy luyện các sản phẩm. Các tiền chất kẽm được giảm (giảm carbothermal) bằng cách nung nóng với một nguồn carbon như than để sản xuất hơi kẽm, sau đó bị oxy hóa như trong quá trình gián tiếp. Bởi vì độ tinh khiết thấp hơn các nguồn nguyên liệu, sản phẩm cuối cùng cũng có chất lượng thấp hơn trong quá trình trực tiếp so với một gián tiếp.
Quá trình hóa học ướt
Một lượng nhỏ sản xuất công nghiệp liên quan đến các quá trình hóa học ướt, mà bắt đầu với dung dịch nước muối kẽm, từ đó kẽm cacbonat hoặc kẽm hydroxide được kết tủa. sau đó kết tủa rắn được nung ở nhiệt độ khoảng 8000oC.
Tổng hợp trong phòng thí nghiệm
Nhiều phương pháp chuyên ngành tồn tại cho sản xuất ZnO cho các nghiên cứu khoa học và ứng dụng thích hợp. Những phương pháp này có thể được phân loại theo các hình thức ZnO kết quả (số lượng lớn, màng mỏng, dây nano), nhiệt độ (thấp, đó là gần với nhiệt độ phòng hoặc cao, đó là T~1000oC), loại trình (lắng đọng hơi hoặc tăng trưởng từ giải pháp) và các thông số khác.
đơn tinh thể lớn (nhiều phân khối) có thể được phát triển bởi các vận chuyển khí (hơi pha lắng đọng), tổng hợp thủy nhiệt, hoặc chảy tăng trưởng. Tuy nhiên, do áp suất hơi cao của ZnO, tăng trưởng từ sự tan chảy là có vấn đề. Tăng trưởng bằng cách vận chuyển khí là khó kiểm soát, để lại các phương pháp thủy nhiệt như một sở thích. màng mỏng có thể được sản xuất bằng phương pháp lắng hóa hơi, metalorganic pha hơi epitaxy, mạ điện, lắng đọng bằng xung laser, phún xạ, tổng hợp sol-gel, lắng đọng lớp nguyên tử, phun nhiệt phân, v.v..
Bình thường màu trắng bột oxit kẽm có thể được sản xuất trong phòng thí nghiệm bằng cách điện phân dung dịch natri bicarbonate với một anode kẽm. Kẽm hidroxit và khí hydro được sản xuất. Các kẽm hydroxit khi nhiệt phân hủy kẽm oxit.
Zn + 2H2O --> Zn(OH)2 + H2
Zn(OH)2 --> ZnO + H2O
Cấu trúc nano ZnO
Cấu trúc nano ZnO có thể được tổng hợp vào một loạt các hình thái bao gồm các dây nano, thanh nano, vật bốn chân, nanobelts, nanoflowers, hạt nano, vv cấu trúc nano có thể thu được với hầu hết các kỹ thuật nói trên, ở điều kiện nhất định, và cũng với phương pháp hơi-lỏng-rắn . Việc tổng hợp thường được thực hiện ở nhiệt độ khoảng 90oC, trong một dung dịch đẳng phân tử của nitrat kẽm và hexamine, sau này cung cấp môi trường cơ bản. Một số chất phụ gia, chẳng hạn như polyethylene glycol hoặc polyethylenimine, có thể cải thiện tỷ lệ khía cạnh của các dây nano ZnO. Doping của các dây nano ZnO đã đạt được bằng cách thêm nitrat kim loại khác với các giải pháp tăng trưởng. Các hình thái của các cấu trúc nano kết quả có thể được điều chỉnh bằng cách thay đổi các thông số liên quan đến các thành phần tiền thân (ví dụ như nồng độ kẽm và pH) hoặc để điều trị nhiệt (như tỷ lệ nhiệt độ và sưởi ấm).
Dây nano ZnO xếp trên chất nền silicon, thủy tinh, và gallium nitride trước hạt giống đã được trồng bằng các muối kẽm dịch nước như nitrat kẽm và kẽm axetat trong môi trường cơ bản. chất Pre-seed với ZnO tạo ra các trang web cho mầm đồng nhất của ZnO pha lê trong suốt quá trình tổng hợp. phương pháp trước seeding thường gặp bao gồm tại chỗ phân hủy nhiệt của các tinh thể kẽm acetate, spincoating của các hạt nano ZnO và việc sử dụng các phương pháp lắng đọng hơi vật lý để gửi tiền màng mỏng ZnO. Pre-seeding có thể được thực hiện kết hợp với các phương pháp từ trên xuống khuôn mẫu như khắc chùm electron và nanosphere in thạch bản để chỉ các trang web mầm trước khi tăng trưởng. dây nano ZnO phù hợp có thể được sử dụng trong các tế bào năng lượng mặt trời nhuộm nhạy và thiết bị phát xạ trường.
0 nhận xét:
Đăng nhận xét