超临界水热合成纳米氧化锌的动力学及聚乙烯吡咯烷酮耦合作用机理研究

摘要

为了获得超临界水热合成过程中纳米氧化锌的结晶动力学机理及表面改性作用机理，分析了温度、时间驱动下的结晶动力学曲线，获得了纳米氧化锌在成核、生长过程的速率及活化能。同时采用聚乙烯吡咯烷酮（PVP）对氧化锌进行原位表面改性，通过分析不同比例PVP和KOH作用下合成的氧化锌形貌，获得了PVP和KOH的耦合作用机理。实验结果表明：纳米氧化锌在成核过程中的活化能为603.06 kJ·mol^-1,在生长过程中的活化能为63.10 kJ·mol^-1,在成核阶段比生长阶段消耗的能量更多；在前驱物、KOH、PVP的物质的量浓度比为1∶3∶2时合成了粒径最小的纳米氧化锌颗粒，平均粒径为6.9 nm;当KOH、PVP的浓度比过高时，纳米氧化锌颗粒表面过量的PVP使其成为凝胶类沉积物，形成一种团聚体从而导致合成纳米颗粒的粒径变大。

关键词

超临界水热合成 / 纳米氧化锌 / 结晶动力学 / 表面改性

基金资助

国家自然科学基金资助项目(52101096;52176162); 陕西省重点研发计划资助项目(2024GX-YBXM-314)