同时此方法在反应过程中也存在问题。就是反应速率容易过快,从而容易形成团聚体。解决方法是使用含有亲质子的化学添加剂(如羧酸)【28】使得形成的颗粒更具有稳定性。
由于溶胶和凝胶工艺是属于微观意义上的可控制工艺,因此可通过控制适当的条件来制得高纯度且分布均匀的氧化锆粉体。同时在材料形成初期如果在相当小的尺寸范围内进行控制,还可以对氧化锆粉体的微观结构和性能进行改进。
3水解法
例如采用氧氯化锆八水合物来进行水解制备纳米氧化锆时,需要将其溶液加热到沸腾,在沸腾过程中不断发生水解反应,反应生成的氯化氢气体随着沸腾不断挥发掉,则此时的水解反应的平衡是不断右移的,以此来保证纳米氧化锆的不断产生。其反应式如下:
ZrOCl2+(3+n)H20----Zr(OH)4nH20+2HCl
简单的操作过程使水解法为大多数人接受,不过此法的缺点也很明显,就是需要花费很长的时间来进行水解反应,耗时耗力,不经济。
金属醇盐水解法制备纳米氧化锆则是利用金属有机醇来制备氧化锆【29】。当含有锆原子的盐溶液溶于有机溶剂的情况下会并发生水解反应,这个反应主要是生成含有锆原子的氢氧化物或氧化物沉淀,以此来制备纳米氧化锆粉体。此方法的反应速度较快,且制备出的氧化锆具有很高的纯度和单一性。因为其反应生成的氧化锆颗粒都为一次性颗粒,形貌和粒径相差不大,使得氧化锆粒子具有较高的分散性。但是此方法在制备氧化锆的过程重需要大量的有机金属化合物,这种化合物价格昂贵,且一般都带有一定毒性,易造成空气污染和环境危害,同时对人的身体健康也有一定的危害。从这个方面来看,此法在具体实验过程中操作较为复杂。
4压力-热液法
压力-热液法是在特定的压力条件下,将反应物置于高温液体中,则在此环境中,反应前驱物极易升温从而达到结晶点而产生结晶现象,且在外加压力的情况下,气体水分子的分压被降低,抑制了前驱生成物的分解,使产物能沿着密排面生长,大大减少了结晶过程中的缺陷和位错的产生,使纳米颗粒的表面结合能降低,有效抑制团聚现象,使晶粒更加细密且分散均匀【30】。此方法结合了溶胶-凝胶法与水热法两者的优点,所制备出的氧化锆晶粒微观结构稳定,抗腐蚀与氧化性能较强,被广泛地认为是制备纳米氧化锆和生产氧化锆的一种常用方法。
随着制备氧化锆技术被不断地研究与发展,涌现出越来越多工艺优良的制造方法。上面列举的是传统的集中比较成熟的制造方法【56】。但是这些制造方法都存子啊各种各样的缺点。如价格昂贵、工艺困难或者制备出来的氧化锆存在不同的杂志和缺陷等等。经过不断地探索与研究,最近被开发出来的油相热解法进入了人们的视线,此方法操作过程简单,无需发杂的反应条件,只要控制好中间的反应条件,就可以制备出稳定的四方相氧化锆粉末,在下文中会有专门的模块来介绍此方法的具体操作过程。
同时在制备氧化锆粉末的过程中,由于制备条件的不同而导致晶相结构发生改变的情况时有发生,因此需要在制备过程中加入不同的稳定剂来稳定其微观结构,以此获得稳定的结构。本次研究的内容是根据前人的研究使用掺杂钇金属离子的作为稳定剂的方法来制备氧化锆。
1.2.4石墨烯基光电探测器
石墨烯是是当前最受欢迎的半导体光电材料之一,针对其性能所作出的研究有很多。是目前世界上最薄的一种新型二维半导体材料【51】。其具极高的载流子迁移率,而且电子具有亚微米尺度的弹道传输特性,常温下具有极快的电子传输速率,并且石墨烯的光谱带宽广,响应迅速,这些优异的性质使得它在纳米电子器件方面具有广泛的应用前景【32】。 界面特性对氧化锆光电探测器性能的影响(5):http://www.chuibin.com/cailiao/lunwen_205651.html