适量聚乙二醇（PEG2000）对ZnCoO纳米阵列结构的影响|聚乙二醇4000是泻药么

　　摘?要 用水热法在ZnO涂层的玻璃上制备纯的ZnO纳米棒阵列和PEG2000援助生长的ZnCoO纳米棒阵列，它们的结构用X射线衍射仪（XRD）进行了表征比较，通过实验发现适量的PEG有助于ZnCoO纳米棒更好的生长并有着更好的晶向。
　　关键词 水热法；纳米棒阵列；X射线衍射
　　中图分类号 TQ127 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-（2012）111-0096-01
　　设计高度取向排列的ZnO纳米材料对于纳米器件起着至关重要的作用。纳米器件的一个基本要求是用一个可控的方法制备合适的纳米结构包括维数，大小和掺杂。用过渡金属（TM）原子掺杂的ZnO纳米棒是集光和磁于一体的，作为稀磁半导体扩大了他的应用范围。简单、低成本、低温下的水热法是合成ZnO 晶体的重要方法，较低的温度可以合成ZnO微晶和纳米晶，通过调剂溶剂条件，控制反应温度，仍然可以实现ZnO晶体的定向生长，作出具有高长径比的纳米柱体。水热法制备掺杂ZnO纳米棒单晶阵列的方法是属于原位掺杂，相对离子注入、金属蒸汽退火掺杂等后掺杂方法而言，该方法由掺杂引入的结构缺陷较少。这对于研究元素掺杂机理和性能的稳定很重要。对于溶液法制备纳米线而言，掺杂是个挑战。杂质离子如何掺入及其对形状、结构和性能的影响都是有待研究的问题。用过渡金属（TM）原子掺杂的ZnO纳米棒是集光和磁于一体的，作为稀磁半导体扩大了他的应用范围。
　　1 ZnO纳米阵列和 PEG援助生成的ZnCoO纳米阵列的制备及表征
　　1.1 ZnO纳米阵列和PEG援助生成的ZnCoO纳米阵列的制备
　　将PEG2000加到0.1 M的硝酸钴和硝酸锌和（1：9）水溶液中共23 ml，且把此混合溶液剧烈震荡成均一透明溶液后适量氨水逐滴加入至混合溶液中直至使得混合溶液pH=10，把溶液放入高压斧中，将有ZnO涂层玻璃衬底面朝上分别放入斧底。密封在 700C下保持10小时，然后自然冷却到室温。用去离子水洗几次后，在1150C下干燥两小时。无PEG2000的ZnCoO纳米棒记为S1，把0.32g PEG2000援助生成的ZnCoO纳米棒标记为S2，其它条件相同0.42g PEG2000合成的ZnCoO纳米棒其记为S3，无PEG和硝酸钴的制备的纯ZnO纳米棒记为S5。除了pH=9之外，S4同S3制备条件相同。ZnO涂层的制备：一定量的醋酸锌Zn（OOC-CH3）2溶于无水乙醇中，经充分搅拌得到透明溶胶。将溶胶滴加到清洗过的玻璃衬底上，利用匀胶机（2000 r/min～2500 r/min）将溶胶均匀涂覆， 在120℃烘箱中放置5分钟，以上过程重复3次。以8℃/min的升温速度在不同的退火温度（350℃～550℃）下保温30 min，自然冷却至室温。
　　1.2 ZnO纳米阵列和PEG援助生成的ZnCoO纳米阵列的XRD表征
　　从图1中的S1到S5的XRD图可看出这些纳米棒均沿[0001]方向生长，均没有观察到二级相，表明Co已经掺入到ZnO晶格中，PEG2000不改变晶体结构。X射线衍射的强度与晶体质量以及纳米棒的体积有关，纳米棒长度越长，被X射线辐射到得体积越大。在同等条件生长下，衍射强度依靠纳米棒的长度。在图1（a）中S2样品中掺杂少量的PEG与无掺杂PEG的S1和掺杂较多PEG的S3相比有较强的衍射强度说明在同等的氨水情况下适量PEG有助于纳米棒生长，在图1（a）中比较S3和S4表明减少氨水的同时，增加PEG的量有助于纳米棒的生长，表明在引导纳米棒生长时，PEG发挥了与氨水同样的作用。图1（b）显示S1到S5的摇摆曲线，从摇摆曲线显示S4有最好的全宽半高宽为6.80，表明适量的PEG有助于纳米棒沿着C轴择优取向的生长。原因在于有着一致和有序链结构的PEG在表面容易吸收金属氧化物胶体，当胶体表面吸收了这种类型的聚合物，胶体的活性将大大降低，这些性质在文献[4]中有过研究。从胶体生长的动力学观点看，它可以吸收ZnCoO金属核粒在它的低能表面如（110），（001）等吸收PEG聚合物，也就是说六角柱的侧面吸收，限制了这些面的生长，与这些面相比导致了[0001]方向的优先生长。但是太低浓度的PEG不能限制较多的成核面积，而太多的PEG又限制了所有的面，因此最佳PEG的量进入机制将有助于调整纳米棒的各向异性。为加强纳米棒的生长，氨水和PEG的量必须是合适和固定不变的，比如增加氨水的量必须降低PEG的含量，太多的氨水和PEG也抑制纳米棒的生长，所以控制好氨水和PEG2000的量有助于长成较好晶向的纳米阵列。
　　2 结论
　　适量的PEG2000有助于纳米棒沿着C轴择优取向的生长，原因在于有着一致和有序链结构的PEG2000在表面容易吸收金属氧化物胶体，胶体的活性将大大降低，吸收ZnCoO金属核粒在它的低能表面如（110），（001）等吸收PEG聚合物，因此六角柱的侧面吸收了PEG，因此限制了这些面的生长，与这些面相比导致了[0001]方向的优先生长，太低浓度的PEG不能限制较多的成核面积，而太多的PEG又限制了所有的面，因此最佳PEG的量进入机制将有助于调整纳米棒的各向异性。对于PEG2000援助生长的ZnCoO纳米棒其他性能比如光致发光，磁性能，导电性能有待于继续表征
　　分析。
　　参考文献
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　　[4]X.H. Liu et al.An improvement on sol-gel method for preparing ultrafine and crystallized titania powder[J]. Mater. Sci. Eng. A ，2000，289： 241-245 .
　　作者简介
　　李敏（1983—），女，汉族，山东人，硕士研究生，助教，现就职于中国石油大学胜利学院 机械与电气工程系，研究方向：纳米材料。

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