專利名稱：一種合成ZnO微米管的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體材料和微波技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種合成ZnO微米管的方法。
背景技術(shù)：
ZnO微米管是ZnO材料的一種單晶形式。傳統(tǒng)的ZnO管狀形式為納米尺寸，需要金等金屬作為催化劑在ZnO管的生長過程中起到成核液滴的作用，采用金屬鋅或含鋅的有機(jī)物作為源來合成。含鋅的有機(jī)物一般有毒，金屬鋅離子在同氧的反應(yīng)過程中容易形成缺位，使管壁不均勻，甚至造成側(cè)壁斷開的情形。同時(shí)作為催化劑的金最后還需要除去，造成資源的浪費(fèi)，對材料本身也造成污染。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種合成ZnO微米管的方法，該方法容易實(shí)施、成本低、快速且無污染。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是包括以下的步驟(1)將納米ZnO粉末和微米ZnO粉末混合均勻，并作為原料；(2)將ZnO混合粉末壓制成實(shí)心塊體，然后置于微波場中；(3)在微波場中，實(shí)心塊體吸收微波能量，被微波加熱至1200～1300℃，ZnO被蒸發(fā)，形成ZnO蒸氣，該蒸氣使實(shí)心塊體炸裂，形成網(wǎng)狀裂縫；(4)同時(shí)，ZnO蒸氣在裂縫處被冷凝，形成ZnO微米管。
本發(fā)明形成ZnO微米管的過程是實(shí)心塊體在微波場中吸收微波能量，被加熱至高溫后形成的ZnO蒸氣炸裂，產(chǎn)生網(wǎng)狀裂縫；由于空氣沿著裂縫流通，使裂縫處的溫度降低，進(jìn)而ZnO蒸氣在這些裂縫區(qū)域被冷凝成液滴，納米ZnO粉末因?yàn)楸砻婊钚员任⒚譠nO粉末高，會優(yōu)先吸附這些液滴形成ZnO管的核，這些液滴形成的核吸附ZnO蒸氣提供的鋅源和氧源及空氣提供的氧源，從而形成ZnO微米管。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其主要優(yōu)點(diǎn)是由于直接利用ZnO粉末作為源，不采用任何催化劑，成本低，快速，因此工藝簡單、容易實(shí)施、無污染。
具體實(shí)施例方式
本方法直接利用ZnO粉末作為源，不采用任何催化劑，在微波場的作用下，ZnO粉末被加熱蒸發(fā)，在低溫區(qū)形成ZnO的微米管。
下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但不限定本發(fā)明。
實(shí)施例1先按重量比計(jì)，將30％的納米ZnO粉末和70％的微米ZnO粉末混合均勻，再將混合均勻的粉末壓制成20％的理論密度的實(shí)心塊體；置于微波場中，實(shí)心塊體吸收微波能量，2～10分鐘內(nèi)被加熱至1300℃；ZnO蒸氣使實(shí)心塊體炸裂形成很多裂縫，呈網(wǎng)狀；然后，ZnO蒸氣在這些裂縫區(qū)域先形成液滴，液滴吸附ZnO蒸氣提供的鋅源和氧源及空氣提供的氧源，從而形成ZnO微米管。
實(shí)施例2先按重量比計(jì)，將40％的納米ZnO粉末和60％的微米ZnO粉末混合均勻，再將混合均勻的粉末壓制成20％的理論密度的實(shí)心塊體；置于微波場中，實(shí)心塊體吸收微波能量，2～10分鐘內(nèi)被加熱至1200℃；ZnO蒸氣使實(shí)心塊體炸裂形成很多裂縫，呈網(wǎng)狀；然后，ZnO蒸氣在這些裂縫區(qū)域先形成液滴，液滴吸附ZnO蒸氣提供的鋅源和氧源及空氣提供的氧源，從而形成ZnO微米管。
實(shí)施例3先按重量比計(jì)，將35％的納米ZnO粉末和65％的微米ZnO粉末混合均勻，再將混合均勻的粉末壓制成20％的理論密度的實(shí)心塊體；置于微波場中，實(shí)心塊體吸收微波能量，2～10分鐘內(nèi)被加熱至1250℃；ZnO蒸氣使實(shí)心塊體炸裂形成很多裂縫，呈網(wǎng)狀；然后，ZnO蒸氣在這些裂縫區(qū)域先形成液滴，液滴吸附ZnO蒸氣提供的鋅源和氧源及空氣提供的氧源，從而形成ZnO微米管。
實(shí)施例4先按重量比計(jì)，將20％的納米ZnO粉末和80％的微米ZnO粉末混合均勻，再將混合均勻的粉末壓制成20％的理論密度的實(shí)心塊體；置于微波場中，實(shí)心塊體吸收微波能量，2～10分鐘內(nèi)被加熱至1300℃；ZnO蒸氣使實(shí)心塊體炸裂形成很多裂縫，呈網(wǎng)狀；然后，ZnO蒸氣在這些裂縫區(qū)域先形成液滴，液滴吸附ZnO蒸氣提供的鋅源和氧源及空氣提供的氧源，從而形成ZnO微米管。
實(shí)施例5先按重量比計(jì)，將25％的納米ZnO粉末和75％的微米ZnO粉末混合均勻，再將混合均勻的粉末壓制成20％的理論密度的實(shí)心塊體；置于微波場中，實(shí)心塊體吸收微波能量，2～10分鐘內(nèi)被加熱至1300℃；ZnO蒸氣使實(shí)心塊體炸裂形成很多裂縫，呈網(wǎng)狀；然后，ZnO蒸氣在這些裂縫區(qū)域先形成液滴，液滴吸附ZnO蒸氣提供的鋅源和氧源及空氣提供的氧源，從而形成ZnO微米管。
實(shí)施例6先按重量比計(jì)，將30％的納米ZnO粉末和70％的微米ZnO粉末混合均勻，再將混合均勻的粉末壓制成20％的理論密度的實(shí)心塊體；置于微波場中，實(shí)心塊體吸收微波能量，2～10分鐘內(nèi)被加熱至1000℃；ZnO蒸氣使實(shí)心塊體炸裂形成很多裂縫，呈網(wǎng)狀；然后，ZnO蒸氣在這些裂縫區(qū)域先形成液滴，液滴吸附ZnO蒸氣提供的鋅源和氧源及空氣提供的氧源，從而形成ZnO微米管，但產(chǎn)率相對前面的實(shí)施例要低很多，且性能較差。
權(quán)利要求
1.一種合成ZnO微米管的方法，其特征是所述ZnO微米管的合成方法包括以下的步驟(1)將納米ZnO粉末和微米ZnO粉末混合均勻；(2)將ZnO混合粉末壓制成實(shí)心塊體，然后置于微波場中；(3)在微波場中，實(shí)心塊體吸收微波能量，被微波加熱至1200～1300℃，ZnO被蒸發(fā)，形成ZnO蒸氣，該蒸氣使實(shí)心塊體炸裂，形成網(wǎng)狀裂縫；(4)同時(shí)，ZnO蒸氣在裂縫處被冷凝，形成ZnO微米管。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合成ZnO微米管的方法，其特征是納米ZnO粉末和微米ZnO粉末混合的重量比為1∶(1.5～4)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的合成ZnO微米管的方法，其特征是納米ZnO粉末和微米ZnO粉末混合的重量比為1∶2.33。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合成ZnO微米管的方法，其特征是實(shí)心塊體在微波場中被加熱至1300℃。
全文摘要
本發(fā)明是一種合成ZnO微米管的方法，其步驟包括將納米ZnO粉末和微米ZnO粉末混合均勻；將ZnO混合粉末壓制成實(shí)心塊體，然后置于微波場中；在微波場中，實(shí)心塊體吸收微波能量，被微波加熱至1200～1300℃，ZnO被蒸發(fā)，形成ZnO蒸氣，該蒸氣使實(shí)心塊體炸裂，形成網(wǎng)狀裂縫；同時(shí)，ZnO蒸氣在裂縫處被冷凝，形成ZnO微米管。本發(fā)明直接利用ZnO粉末作為源，不采用任何催化劑，成本低，快速，因此具有工藝簡單、容易實(shí)施、無污染等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號C30B29/00GK101024896SQ20071005123
公開日2007年8月29日 申請日期2007年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月9日
發(fā)明者周建, 王琳, 劉桂珍, 歐陽世翕 申請人:武漢理工大學(xué)