Synthese van het Elektro Geleidende Poeder van Nanosized ZnO

De fysische eigenschappen zoals elektrisch geleidingsvermogen, magnetische, optische en mechanische kenmerken van nanosized metaaloxidedeeltjes zijn gekend wezenlijk verschillend om van die van bulkmaterialen te zijn. De voorbereidingsmethodes van nanosized metaaloxidedeeltjes uitgebreid zijn bestudeerd voor de nauwkeurige controle van de morfologie bij de nanometric schaal. De studies voor nanosized poeder ZnO zijn geleid wegens hun grootte-afhankelijke elektronische en optische eigenschappen, die mogelijkheden voor micro-electronische apparaten [1.2] bieden. Onlangs, zijn de geleidende films ZnO gebruikt als transparante elektroden voor TFT LCD en zonnecel, enz. [3.4]. Zij geven hogere duurzaamheid voor de het plasma of atmosfeer van het verminderingsgas dan die van films ITO. Het Lagere elektrische weerstandsvermogen van ≤ 1×10^-3 Ω ・ cm en de hogere transparantie van ≥ 80% in een waaier van 380~780 NM voor een zichtbaar licht worden gevraagd voor de transparante het leiden materialen [5]. Het poeder van ZnO van Nanosized wordt samengesteld door het organische voorloperproces voor de huidige studie te gebruiken. Het smeren₂₃ van AlO wordt geleid om het hogere het leiden poeder te verkrijgen ZnO.

De Pulp en de kristallijne cellulose (het Chemische Product van Asahi Kasei) werden gebruikt als voorlopers. Een gemengde wateroplossing die een vooraf bepaalde inhoud van Zn hebben werd voorbereid met het heptahydraat van het zinksulfaat (ZnSO₄·7HO₂) van 99.9% zuiverheid en doorweekt in de voorloper voor 24 h. Het doordrongen mengsel was droog bij 70 aan 110ºC. Dit mengsel werd overgegaan door verscheidene stadia van calcineren in de waaier van 300~600ºC.

De calcinerenvoorwaarde was als volgt: verwarmend van kamertemperatuur aan 300ºC voor 3 h, bij 300ºC voor 2 h wordt gehandhaafd, die van 300 aan 600ºC aan een tarief van 50ºC/h verwarmen, handhaafde bij 500 aan 600ºC voor 2 h, en het koelen in oven die. De kleur van het resulterende poeder was lichtgeel aan wit. Het Gedistilleerde water werd toegevoegd aan het gecalcineerde poeder en toen, was het poeder nat gemalen in een pottenmolen voor 48h, en toen droge.

Het sulfaatoctahydraat van het Aluminium [Al₂ (ZO₄)₃·8HO₂] werd toegevoegd aan de het heptahydraat oplossing in water van het zinksulfaat. De calcinerenprocedure was het zelfde als voor undoped poeder ZnO. De Thermische Behandeling onder 0.5% waterstof die de atmosfeer van het argongas bevatten werd geleid in een elektrische oven bij 900 of 1000ºC voor 2h. Het stroomtarief van het gas was 10ml/min.

De morfologie van het poeder werd onderzocht door Elektronenmicroscopie Af Te Tasten (SEM; HITACHI S-4700). Het poeder werd geanalyseerd door diffractometer van de Röntgenstraal (MAKELAARS axs D5005) gebruikend straling CuKa (40 kV, 150 mA) met een aftastensnelheid van 4^o /min en een bemonsteringsinterval van 0.02^o. De deeltjesgrootte werd berekend door de gegevens van de WEDDENSCHAP en werd ook bevestigd door directe observatie door SEM. Het pyrolyse en decompositiegedrag van doordrongen voorloper werd gecontroleerd door gelijktijdige Differentiële Thermische Analyse en Thermogravimetrische analyse (tg-DTA; V2.2A Dupont 9900) tot 1200°C, aan een het verwarmen tarief van 20°C /min in lucht. Het volumeweerstandsvermogen van zuiver poeder werd gemeten door Breedband Diëlektrische Spectrometer (concept-40, Novocontrol Gmbh) bij een frequentie van 10MHz.

De experimenten van het effect van verdunde verhouding op de grondstoffen, de calcinerentemperatuur, de voorloper, en het smeren₂₃ AlO werden geleid. De morfologie van de deeltjes is korrelig en de deeltjes worden los opeengehoopt wegens de vorm van micel of microfibril in de voorloper. De verkregen grootte van deeltjes ZnO is in een waaier van 40-290 NM, met een oppervlakte van 3-22 m/g.² De deeltjesgrootte van 40 NM werd verkregen door de volgende procesvoorwaarden te selecteren: pulp, verdunde verhouding van 0.2, het smeren₂₃ van AlO van 2.5 mol%, en calcinerentemperatuur van 500ºC.

Drie die diffractiepieken toe te schrijven aan ZnS worden voor de patronen XRD van specimens waargenomen bij 900ºC voor 2h onder de waterstof worden behandeld die atmosfeer bevatten. Deze diffractionspieken, echter, worden niet waargenomen bij 1000ºC. Anderzijds, worden de pieken ZnO en₂₄ ZnAlSO waargenomen. De Kleine hoeveelheid zwavelsamenstellingen zoals ZnSO₄ en ZnS worden ontbonden aan ZnO in de waaier van 750 aan 1000ºC. Men rapporteerde dat het volumeweerstandsvermogen toen MO steeg₂₃ (M: Cr, Al werden) toegevoegd aan ZnO. [Al₂ (ZO₄)₃ ・ 8HO₂] werd geselecteerd als smerende agent in dit experiment. De elementen van Al, S, Zn, O, werden C geanalyseerd door EDX methode zoals aangetoond in Figuur 1. 2.45 mol% AlO₂₃ in poeder ZnO door ICP (de Inductie Plasma) Koppelde methode na vuren bij 1000C werd geanalyseerd^o.

Figuur 2 toont de micrograaf van SEM van vermindering behandeld poeder ZnO. Men merkt op dat een deeltjesgrootte van AlO₂₃ ZnO poederverhogingen met de verhoging van calcinerentemperatuur smeerde. Zoals aangetoond in Figuur 1 (B), groeien sommige die deeltjes bij 900ºC worden behandeld aan 500nm in grootte. Anderzijds, blijven de andere deeltjes bij een grootte van rond 40nm.

Lijst 1 toont het volumeweerstandsvermogen van AlO₂₃ gesmeerd poeder ZnO. Het volumeweerstandsvermogen van niet-gesmeerd poeder ZnO geeft de zelfde orde van waarde van 10Ω⁷ ・ cm ongeacht de calcinerentemperatuur. Het weerstandsvermogen kan neer aan 10Ω ・³ cm na thermische behandeling bij 1000ºC dalen. Deze waarde is de bijna zelfde waarde van commercieel product. Dit lage weerstandsvermogen is waarschijnlijk toe te schrijven aan de vorming van roostervacature in de het kristalstructuur van het zinkoxyde. Het volumeweerstandsvermogen van AlO₂₃ smeerde poeder ZnO met de verhogingen van de Al inhoud en van de verminderingsbehandeling temperatuur wordt verhoogd die.

Lijst 1. Het weerstandsvermogen van het Volume van poeder ZnO door voorloper en verdampingsprocessen wordt voorbereid dat.

Onze organo het polymere voorloperproces de grootte-selectieve voorbereiding toelaat van nanosized poeder ZnO over de waaier van 40 tot 200 NM. Men vindt dat de vorming van ZnO kristalfase bij 370ºC wordt geproduceerd, en de kristallisatie van ZnO wordt voltooid bij ongeveer 1000ºC door XRD, SEM en analyses tg-DTA. De kristalgrootte van nanosized poeder ZnO toont een stijgende tendens met de verhoging van calcinerentemperaturen van 600 aan 1000ºC. Gebruikend AlO die₂₃ , geeft het poeder ZnO laag elektrisch weerstandsvermogen van ongeveer 10 Ω³ ・ cm en vermindert door vier grootteordes in vergelijking met dat van het overeenkomstige AlO niet-gesmeerde₂₃ poeder ZnO smeren.

1.       S. Monticone, R. Tufeu, en A.V. Kanaev, „Complexe Aard van de UV en Zichtbare Fluorescentie van Colloïdale ZnO Nanoparticles“ J. Phys. Chem. B, 102 (1990) 2854-2862.

2.       E.A. Meulenkamp, „Synthese en de Groei van ZnO Nanoparticles“, J. Phys. Chem. B, 102 (1998) 5566-5572.

3.       H. Rensmo, keis van K., H. Lindström, S. Södergren, A. Solbrand, A. Hagfeldt, S. - E. Lindquist, L.N. Wang en M. Muhammed, de „Hoge die Efficiency van de Omzetting van de licht-aan-Energie voor Zonnecellen op de Elektroden van Nanostructured worden Gebaseerd ZnO“, J. Phys. Chem. B, 101 (1997) 2598-2601.

4.       S. Chen, R.V. Kumar, A. Gedanken en A. Zaban, „Sonochemical Stnthesis van de Kristallijne Gebieden van het Oxyde van het Zink Nanoporous en Hun Toepassing in kleurstof-Gevoelig gemaakte Zonnecellen“, Israël J. Chem., 41 (2001) 51-54.

5.       T. Minami, „het Leiden van het Oxyde van het Zink Transparante Dunne Films“, Jpn. J. Appl. Phys., 61 (1992) 1255-1258.