铁、钴掺杂氧化锌纳米材料及其红外吸波性能研究

2016 年 12 月 45 期人工晶体学报 Fe 和 Co 掺杂 ZnO 纳米材料及其红外吸收性能研究刘美琪 1，陈雪清 1，王志燕 2，李红娟 2，曹吉林 1 （1. 河北工业大学化工学院，河北省绿色化工与高效节能重点实验室，天津；2. 开滦煤化工研究开发中心，河北省煤基材料与化学工程技术研究中心，唐山）摘要：以氢氧化钠、氯化锌、三氯化铁和氯化钴为原料，采用水热法制备 Fe 和 Co 掺杂的 ZnO 薄片材料，并利用 XＲD、SEM、EDS、FT-IR 等方法对其物理化学性能进行表征与分析。结果表明，制备的 ZnO 薄片具有纳米级的空间尺寸（厚度约 10~20 nm）。铁、钴掺杂纳米氧化锌的红外光谱在3500 cm -1 和1600 cm -1 处的吸收峰出现红移，在430 cm -1 和500 cm -1 处的峰形和位置出现明显的增宽现象；同时，钴掺杂材料在670 cm -1 和1040 cm -1 附近出现新的吸收峰，表现出良好的红外吸收特性。

关键词：氧化锌；水热法；红外吸收波分类号：TN972 文献标识码：A 文章编号：1000-985X(2016)12-2785-05 作者简介：刘美琪(1990-)，女，山东人，硕士生。通讯作者：曹吉林，教授。 Fe，Co 掺杂纳米 ZnO 的波谱分析梅奇 1，陈雪清 1，王志燕 2，李红娟 2，曹吉林 1（1．河北省绿色高新技术产业开发区，河北省煤基化重点实验室，2．河北省煤系煤电技术研究中心，河北省煤基化研究开发中心）：以 NaOH、ZnCl 2 、FeCl 3 和 CoCl 2 为催化剂，对 Fe，Co 掺杂 ZnO 进行 XＲD、SEM、EDS 和 FT-IR 分析，结果显示 Fe，Co 掺杂 ZnO 的粒径为 10～20 nm。Fe，Co 的 FT-IR 在 3 500 cm -1 和 1 600 cm -1 处均呈红移，峰位于 430 cm -1 和 500 cm -1 处。，在 ZnO 的 FT-IR 中可在 670 cm -1 和 1040 cm -1 处出现新的峰，表明为良好的红外波段。关键词:ZnO;;波引言纳米氧化锌 (nano-ZnO) 是一种直接带隙宽带隙半导体氧化物，具有较宽的带隙 (3.4 eV) 和较大的激子结合能 (60 MeV)，从而表现出一系列优异的光学、电学和磁学性能，同时还具有良好的可塑性和生物相容性，因此在光学器件和吸波材料制造、污水处理和生物医药方面有潜在的应用价值 [1-6]。

目前，对纯纳米氧化锌的研究已较为成熟，但在纳米氧化锌中掺杂过渡金属元素（如铁、钴、镍、铜等）制备新材料的研究尚处于起步阶段。如果将这些过渡金属元素掺杂到纳米氧化锌中，将有效改善其光学和磁性能，从而成为研究热点[7,8]。纳米氧化锌中掺杂金属离子的主要方法有溶胶-凝胶法、气相扩散法和水热法。水热法具有反应条件温和、产品纯度高、实验过程可控等优点，在过渡金属掺杂氧化物的制备中得到广泛的应用。