Zn₃N₂粉末的高效制备和表征

摘要

以金属锌粉为原料，氨气为氮源，甘油为添加剂，利用高温直接氮化法制备Zn₃N₂粉末。研究了甘油含量、反应温度以及反应时间对产物中Zn₃N₂质量分数的影响。通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜、X射线能量色散光谱仪、X射线光电子能谱分析了产物的物相组成、微观形貌、元素分布以及样品表面的化学状态。结果表明：甘油分子内部的键在加热后开始断裂，产生的还原性物质可以还原锌粉表面的ZnO，减少了ZnO的含量，从而有利于后期Zn与NH₃之间的反应，提高产物中Zn₃N₂含量，改善Zn₃N₂粉末分散性。当甘油与锌粉比例（体积/质量，mL/g）为0.20时，经600℃加热3 h，可以制备出Zn₃N₂质量分数为95.72%的粉末，获得Zn₃N₂粉末的光学带隙为2.60 eV。

关键词

Zn₃N₂粉末 / 甘油 / 光学带隙 / 高温氮化 / 氨气

基金资助

国家自然科学基金资助项目(21403143); 辽宁省自然科学基金资助项目(2024-MS-129); 辽宁省教育厅资助项目(JYTMS20231517,LJKZ0431,LJ2020027); 辽宁省“兴辽英才计划”人才培养资助项目(XLYC1907167); 辽宁省高等学校创新人才支持计划资助项目(LR2018078)