 |
| Kẽm Oxit |
Trong khoa học vật liệu, ZnO là một chất bán dẫn rộng bandgap của nhóm bán dẫn II-VI (kể từ kẽm và oxy thuộc về thứ 2 và nhóm thứ 6 của bảng tuần hoàn, tương ứng). Các doping có nguồn gốc của chất bán dẫn (do vị trí tuyển dụng oxy) là n-type. Bán dẫn này có một số đặc tính thuận lợi: sự minh bạch tốt, tính di động electron cao, bandgap rộng, mạnh mẽ phát quang ở nhiệt độ phòng, vv Những đặc tính đã được sử dụng trong các ứng dụng làm điện cực trong suốt nổi lên trong màn hình tinh thể lỏng và tiết kiệm năng lượng hoặc cửa sổ nhiệt bảo vệ , và các ứng dụng điện tử của ZnO như transistor màng mỏng và điốt phát sáng là sắp tới vào năm 2009.
Tính chất hóa học Kẽm Oxit
ZnO xảy ra như bột trắng được gọi là kẽm trắng hoặc là zincite khoáng sản. Các khoáng sản thường có chứa một số tiền nhất định của mangan và các yếu tố khác và là màu vàng sang màu đỏ. Tinh thể oxit kẽm là thermochromic, thay đổi từ màu trắng sang màu vàng khi đun nóng và trong không khí quay trở lại màu trắng trên làm mát. Thay đổi màu sắc này được gây ra bởi một sự mất mát rất nhỏ của ôxy ở nhiệt độ cao để tạo thành không cân bằng hóa học Zn1 + Xô, nơi ở 800 ° C, x = 0,00007.Kẽm oxit là một oxit lưỡng tính. Nó gần như không hòa tan trong nước và rượu, nhưng nó là hòa tan trong (thoái hóa do) hầu hết các axit như axit hydrochloric:
ZnO + 2 HCl → ZnCl2 + H2O
Căn cứ cũng làm suy giảm vững chắc để cung cấp cho zincates hòa tan:
ZnO + 2 NaOH + H2O → NA2 (Zn (OH 4))
ZnO phản ứng chậm với các axit béo trong dầu để sản xuất các cacboxylat tương ứng, chẳng hạn như oleate hoặc stearat. ZnO tạo thành các sản phẩm từ xi măng như khi trộn với một dung dịch nước mạnh mẽ của kẽm clorua và đây là những mô tả tốt nhất như kẽm clorua hydroxy. Xi măng này đã được sử dụng trong nha khoa.
ZnO cũng tạo thành các sản phẩm từ xi măng như khi xử lý bằng acid phosphoric; tài liệu liên quan được sử dụng trong nha khoa. Một thành phần chính của xi măng phốt phát kẽm được sản xuất bởi phản ứng này là hopeite, Zn3 (PO4) 2 · 4H2O.
ZnO phân hủy thành hơi kẽm và oxy chỉ ở khoảng 1975 ° C, phản ánh sự ổn định đáng kể của nó. Hệ thống sưởi ấm bằng carbon chuyển đổi các oxit vào kim loại, trong đó có nhiều biến động hơn so với các oxit.
ZnO + C → Zn + CO
Kẽm oxit có thể phản ứng dữ dội với nhôm và magiê bột, cao su clo và dầu hạt lanh vào đun nóng gây ra cháy, nổ gây nguy hiểm.
Nó phản ứng với hydrogen sulfide để cung cấp cho kẽm sulfua: phản ứng này được dùng trong thương mại trong việc loại bỏ H2S bằng bột ZnO (ví dụ như chất khử mùi).
ZnO + H2S → ZnS + H2O
Khi thuốc mỡ có chứa ZnO và nước đang tan chảy và tiếp xúc với ánh sáng cực tím, hydrogen peroxide được sản xuất.
Tính chất vật lý
Cấu trúc tinh thể Kẽm Oxit
Kẽm oxit kết tinh trong ba hình thức: wurtzite lục giác, zincblende khối, và các rocksalt khối hiếm gặp). Các cấu trúc wurtzite là ổn định nhất ở điều kiện môi trường xung quanh và do đó phổ biến nhất. Các hình thức zincblende thể được ổn định bằng cách trồng ZnO trên đế có cấu trúc mạng tinh thể lập phương. Trong cả hai trường hợp, các trung tâm và kẽm oxit là tứ diện. Các rocksalt (NaCl-type) cấu trúc được chỉ quan sát được ở áp suất tương đối cao khoảng 10 GPa.Hình lục giác và các dạng thù hình zincblende không có đối xứng đảo ngược (phản ánh của một tinh thể tương đối bất kỳ điểm nào không biến nó thành chính nó). Này và tài sản lưới đối xứng khác dẫn đến hiện tượng áp điện của ZnO lục giác và zincblende, và trong pyroelectricity của ZnO lục giác.
Cấu trúc hình lục giác có một điểm nhóm 6 mm (Hermann-Mauguin notation) hoặc C6v (Schoenflies ký hiệu), và các nhóm không gian là P63mc hoặc C6v4. Các hằng số mạng tinh thể là a = 3,25 Å và c = 5,2 Å; tỉ lệ của họ c / a ~ 1.60 là gần với giá trị lý tưởng cho các tế bào lục giác c / a = 1,633. Như trong hầu hết các nhóm vật liệu II-VI, liên kết trong ZnO phần lớn là ion, điều này giải thích hiện tượng áp điện mạnh mẽ của nó. Do trái phiếu Zn-O cực, kẽm và oxy máy bay chịu phí điện (tích cực và tiêu cực, tương ứng). Vì vậy, để duy trì tính trung lập điện, những chiếc máy bay tái tạo lại ở cấp độ nguyên tử trong hầu hết các vật liệu tương đối, nhưng không phải trong ZnO - mặt tiền với các nguyên tử phẳng, ổn định và không biểu hiện tái cấu trúc. Sự bất thường này của ZnO không được giải thích đầy đủ chưa.
Tính chất cơ học Kẽm Oxit
ZnO là một loại vật liệu tương đối mềm với độ cứng xấp xỉ 4,5 trên thang Mohs. Hằng số đàn hồi của nó nhỏ hơn so với các chất bán dẫn III-V có liên quan, chẳng hạn như GaN. Công suất cao nhiệt và dẫn nhiệt, giãn nở nhiệt thấp và nhiệt độ nóng chảy cao của ZnO có lợi cho gốm sứ.Trong số các chất bán dẫn tetrahedrally ngoại quan, nó đã được nói rằng ZnO có tensor áp điện cao nhất hoặc ít nhất là một so sánh với các GaN và AlN. Tài sản này làm cho nó một vật liệu công nghệ quan trọng cho nhiều ứng dụng piezoelectrical, đòi hỏi một khớp nối điện lớn.
Tính chất điện tử Kẽm Oxit
ZnO có một khoảng cách ban nhạc trực tiếp tương đối lớn của ~ 3,3 eV ở nhiệt độ phòng. Ưu điểm liên kết với một khoảng cách ban nhạc lớn bao gồm điện áp sự cố cao hơn, khả năng duy trì các lĩnh vực điện lớn, tiếng ồn điện tử thấp hơn, và nhiệt độ cao và hoạt động công suất cao. Các bandgap của ZnO hơn nữa có thể được điều chỉnh để ~ 3-4 eV bởi nó tạo hợp kim với magiê oxit hoặc cadmium oxide.Hầu hết ZnO có n-loại nhân vật, thậm chí cả trong trường hợp không có chủ ý doping. Nonstoichiometry thường là nguồn gốc của n-loại nhân vật, nhưng chủ đề vẫn còn gây tranh cãi. Một giải thích khác đã được đề xuất, dựa trên các tính toán lý thuyết, mà không chủ ý tạp chất hydrogen substitutional chịu trách nhiệm. Điều khiển n-loại doping là dễ dàng đạt được bằng cách thay thế Zn với các yếu tố nhóm III như Al, Ga, In hoặc bằng cách thay thế oxy với nhóm VII yếu tố clo hoặc iốt.
Đáng tin cậy p-type doping của ZnO còn khó khăn. Vấn đề này bắt nguồn từ khả năng hòa tan thấp của p-type dopants và bồi thường của họ bởi các tạp chất loại n phong phú. Vấn đề này được quan sát với GaN và ZnSe. Đo p-loại trong "bản chất" n-loại vật liệu rất phức tạp do sự không đồng nhất của mẫu.
Hạn hiện nay là p-doping không giới hạn các ứng dụng điện tử và quang điện của ZnO, mà thường đòi hỏi mối nối của n-type và p-loại vật liệu. Được biết đến dopants p-type bao gồm nhóm I yếu tố Li, Na, K; nguyên tố nhóm V-N, P và As; cũng như đồng và bạc. Tuy nhiên, nhiều người trong số các thành chất nhận sâu sắc và không sản xuất có ý nghĩa p-type dẫn ở nhiệt độ phòng.
Tính di động điện tử của ZnO mạnh thay đổi theo nhiệt độ và có tối đa là ~ 2000 cm2 / (V · s) ở 80 K. dữ liệu trên di động lỗ rất hiếm có giá trị trong phạm vi 5-30 cm2 / (V · s).
Sản xuất Kẽm Oxit
Dùng trong công nghiệp, ZnO được sản xuất ở mức 105 tấn mỗi năm [3] bởi ba quá trình chính:Gián tiếp (Pháp) quy trình
Kẽm kim loại được nấu chảy trong nồi nấu bằng than chì và bốc hơi ở nhiệt độ trên 907 ° C (thường khoảng 1000 ° C). Hơi kẽm ngay lập tức phản ứng với oxy trong không khí để cung cấp cho ZnO, kèm theo sự sụt giảm nhiệt độ của nó và khả năng phát quang sáng. Các hạt oxit kẽm được vận chuyển vào một ống làm mát và thu thập trong một ngôi nhà túi. Phương pháp gián tiếp này được phổ biến bởi LeClaire (Pháp) vào năm 1844 và do đó thường được gọi là quá trình Pháp. Sản phẩm của nó thường bao gồm các hạt oxit kẽm kết khối với kích thước trung bình 0,1 đến một vài micromet. Tính theo trọng lượng, hầu hết các oxit kẽm trên thế giới được sản xuất thông qua quá trình Pháp. Các ứng dụng chính liên quan đến các ngành công nghiệp liên quan đến cao su, Varistors, kem chống nắng, sơn, chất dinh dưỡng chăm sóc sức khỏe, gia cầm. Diễn biến gần đây liên quan đến cấu trúc nano hình kim (que, dây điện, giá đỡ ba chân, bốn chân, tấm) được tổng hợp bằng cách sử dụng một quá trình biến đổi của Pháp được gọi là lưới đốt cháy-oxy hóa (CFCOM) quá trình xúc tác-miễn phí. Cấu trúc nano hình kim thường có các thanh nano micromét dài với đường kính nanometric (dưới 100 nm).
Direct (Mỹ) trình
Trong quá trình trực tiếp, các nguyên liệu ban đầu là vật liệu tổng hợp kẽm ô nhiễm khác nhau, chẳng hạn như các loại quặng kẽm hoặc máy luyện phẩm. Nó bị giảm bằng cách đun nóng với một phụ gia carbon (như than antraxit) để sản xuất hơi kẽm, mà sau đó bị oxy hóa như trong quá trình gián tiếp. Bởi vì độ tinh khiết thấp hơn của các nguồn nguyên liệu, sản phẩm cuối cùng cũng có chất lượng thấp hơn trong quá trình trực tiếp so với một gián tiếp.
Quá trình hóa học ướt
Các quá trình hóa học ướt bắt đầu với các giải pháp kẽm tinh khiết, từ đó cacbonat kẽm hoặc kẽm hydroxit được kết tủa. Sau đó nó được lọc, rửa sạch, sấy khô và nung ở nhiệt độ ~ 800 ° C.
Tổng hợp trong phòng thí nghiệm
Tinh thể ZnO tổng hợp. Màu đỏ và màu xanh lá cây được kết hợp với nồng độ khác nhau của oxy vacancies.A số lượng lớn các phương pháp sản xuất ZnO tồn tại cho sản xuất ZnO cho nghiên cứu khoa học và ứng dụng điện tử. Những phương pháp này có thể được phân loại theo các hình thức ZnO dẫn (số lượng lớn, màng mỏng, dây nano), nhiệt độ ("thấp", đó là gần với nhiệt độ phòng hoặc "cao", đó là T ~ 1000 ° C), loại trình (lắng đọng hơi hoặc tăng trưởng từ giải pháp) và các thông số khác.
Đơn tinh thể lớn (nhiều phân khối) thường được trồng bằng cách vận chuyển khí (hơi pha lắng đọng), tổng hợp thủy nhiệt, hoặc chảy tăng trưởng. Tuy nhiên, do áp suất hơi cao của ZnO, tăng trưởng từ sự tan chảy là có vấn đề. Tăng trưởng bằng cách vận chuyển khí đốt là khó kiểm soát, để lại các phương pháp thủy nhiệt như một sở thích. Màng mỏng có thể được sản xuất bằng phương pháp lắng hơi hóa chất, metalorganic pha hơi epitaxy, mạ điện, xung lắng đọng laser, phún xạ, tổng hợp sol-gel, lắng đọng lớp nguyên tử, phun nhiệt phân, vv
Bình thường màu trắng oxit kẽm bột có thể được sản xuất trong phòng thí nghiệm bằng cách điện phân dung dịch natri bicarbonate với một anode kẽm. Kẽm hydroxide và khí hydro được sản xuất. Các hydroxit kẽm khi nhiệt phân hủy kẽm oxit.
Zn + 2 H2O → Zn (OH) 2 + H2
Zn (OH) 2 → ZnO + H2O
Cấu trúc nano ZnO
Cấu trúc nano ZnO có thể được tổng hợp vào một loạt các hình thái bao gồm các dây nano, thanh nano, vật bốn chân, nanobelts, nanoflowers, các hạt nano vv cấu trúc nano có thể thu được với hầu hết các kỹ thuật nói trên, ở điều kiện nhất định, và cũng với phương pháp hơi-lỏng-rắn.
Tổng hợp dung dịch nước của các dây nano ZnO
Cấu trúc nano ZnO Rodlike có thể được sản xuất thông qua các phương pháp dung dịch nước. Họ là hấp dẫn vì nhiệt độ tổng hợp tương đối thấp (<300 ° C) và không có các thiết lập chân không phức tạp. Việc tổng hợp thường được thực hiện ở nhiệt độ khoảng 90 ° C, trong một dung dịch đẳng phân tử của nitrat kẽm và hexamine, sau này cung cấp môi trường cơ bản. Một số chất phụ gia, chẳng hạn như polyethylene glycol hoặc polyethylenimine, có thể cải thiện tỷ lệ khía cạnh của các dây nano ZnO. Doping của các dây nano ZnO đã đạt được bằng cách thêm nitrat kim loại khác để các giải pháp tăng trưởng. Các hình thái của các cấu trúc nano kết quả có thể được điều chỉnh bằng cách thay đổi các thông số liên quan đến các thành phần tiền thân (ví dụ như nồng độ kẽm và pH) hoặc để điều trị nhiệt (như lãi suất và nhiệt độ sưởi ấm).
Dây nano ZnO xếp trên silicon, kính và gallium nitride chất trước hạt giống số đã được phát triển trong môi trường nước bằng dung dịch nước muối kẽm như Kẽm nitrat và kẽm axetat trong môi trường cơ bản. Chất Pre-seeding với ZnO tạo ra các trang web cho mầm đồng nhất của ZnO pha lê trong suốt quá trình tổng hợp. Phương pháp trước hạt giống thông thường bao gồm phân hủy tại chỗ nhiệt của tinh thể kẽm acetate, spincoating của ZnO hạt nano và việc sử dụng các phương pháp lắng đọng hơi vật lý khác nhau để gửi tiền màng mỏng ZnO. Pre-seeding có thể được thực hiện kết hợp với các phương pháp từ trên xuống khuôn mẫu như chùm electron in thạch bản và nanosphere in thạch bản để chỉ các trang web mầm trước khi tăng trưởng. Dây nano ZnO liên kết có thể được sử dụng trong các tế bào năng lượng mặt trời nhuộm nhạy và thiết bị phát xạ trường.
Các ứng dụng Kẽm Oxit
Các ứng dụng của bột oxit kẽm là rất nhiều, và những người chủ yếu được tóm tắt dưới đây. Hầu hết các ứng dụng khai thác các phản ứng của oxit là tiền thân của các hợp chất kẽm khác. Đối với các ứng dụng khoa học vật liệu, kẽm oxit có chỉ số khúc xạ cao, dẫn nhiệt cao, ràng buộc, tính chất kháng khuẩn và UV-bảo vệ. Do đó, nó được thêm vào các vật liệu khác nhau và các sản phẩm, bao gồm cả nhựa, gốm sứ, thủy tinh, xi măng, cao su, chất bôi trơn, [2] sơn, thuốc mỡ, chất kết dính, chất bịt kín, bột màu, các loại thực phẩm, pin, ferrites, chất chống cháy, vvKẽm Oxit Sản xuất cao su
Khoảng 50% ZnO sử dụng là trong ngành công nghiệp cao su. Oxit kẽm cùng với axit stearic kích hoạt lưu hoá, mà nếu không có thể không xảy ra ở tất cả. Oxit kẽm và axit stearic là những thành phần trong sản xuất thương mại hàng hóa cao su. Một hỗn hợp của hai hợp chất này cho phép một chữa bệnh cao su nhanh hơn và kiểm soát hơn. ZnO cũng là một chất phụ gia quan trọng đối với cao su của lốp xe. Chất xúc tác lưu hóa có nguồn gốc từ kẽm oxit, và nó cải thiện đáng kể tính dẫn nhiệt, mà là rất quan trọng để tiêu tan nhiệt được sản xuất bằng các biến dạng khi cuộn lốp. ZnO phụ gia cũng bảo vệ cao su từ nấm (xem các ứng dụng y tế) và ánh sáng tia cực tím.Kẽm Oxit trong Ngành công nghiệp bê tông
Kẽm oxit được sử dụng rộng rãi để sản xuất bê tông. Ngoài ZnO cải thiện thời gian xử lý và sức đề kháng của bê tông chống nước.Y khoa
Kẽm oxit là một hỗn hợp với khoảng 0,5% sắt (III) oxit (Fe2O3) được gọi calamine và được sử dụng trong calamine lotion. Ngoài ra còn có hai khoáng chất, zincite và hemimorphit, đã được lịch sử gọi là calamin. Khi trộn với eugenol, một chelate, kẽm oxit eugenol được hình thành trong đó có các ứng dụng phục hồi và prosthodontic trong nha khoa.
Phản ánh các thuộc tính cơ bản của ZnO, hạt mịn của oxit có khử mùi và kháng khuẩn [40] hành động và vì lý do đó được thêm vào các vật liệu khác nhau bao gồm vải bông, cao su, bao bì thực phẩm, vv kháng khuẩn Enhanced của các hạt tốt so với vật liệu rời không phải là nội tại để ZnO và được quan sát cho các vật liệu khác, chẳng hạn như bạc.
Kẽm oxit được sử dụng rộng rãi để điều trị một loạt các điều kiện da khác, trong các sản phẩm như bột em bé và các loại kem rào cản để điều trị phát ban tã, kem calamin, dầu gội chống gàu, và thuốc mỡ sát khuẩn. Nó cũng là một thành phần trong băng (được gọi là "kẽm oxit băng") được sử dụng bởi các vận động viên như là một băng để ngăn chặn tổn thương mô mềm trong quá trình tập luyện.
Khi được sử dụng như một thành phần trong kem chống nắng, kẽm oxit nằm trên bề mặt của da tức là không được hấp thụ vào da, và ngăn chặn cả tia UVA (320-400 nm) và UVB (280-320 nm) tia cực tím của ánh sáng. Bởi vì kẽm oxit (và kem chống nắng vật lý phổ biến nhất khác, titanium dioxide) không bị hấp thụ vào da, chúng không gây khó chịu và nonallergenic.
Tuy nhiên, nhiều loại kem chống nắng sử dụng nano oxit kẽm (cùng với nano titanium dioxide) mà không được hấp thụ vào da. [48] [49] Điều này có thể gây ra như các vấn đề sức khỏe chưa được biết đến và yêu cầu nghiên cứu thêm.
Kẽm oxit có thể được sử dụng trong thuốc mỡ, kem, và kem để bảo vệ khỏi bị cháy nắng và tổn hại khác về da do tia cực tím (xem kem chống nắng). Nó là UVA và UVB quang phổ phản xạ rộng được chấp thuận để sử dụng như kem chống nắng của FDA, và hoàn toàn photostable.
Đầu lọc thuốc lá
Oxit kẽm là thành phần đầu lọc thuốc lá để loại bỏ các thành phần được lựa chọn từ khói thuốc lá. Một bộ lọc bao gồm than ngâm tẩm với oxit kẽm và oxit sắt loại bỏ một lượng đáng kể của HCN và H2S từ khói thuốc lá mà không ảnh hưởng hương vị của nó.
Kẽm Oxit trong Phụ gia thực phẩm
Zinc oxide được thêm vào nhiều sản phẩm thực phẩm, ví dụ như, ngũ cốc ăn sáng, như một nguồn kẽm, một chất dinh dưỡng cần thiết. (Ngũ cốc khác có chứa kẽm sulfate cho cùng một mục đích.) Một số loại thực phẩm đóng gói sẵn cũng bao gồm một lượng nhỏ ZnO thậm chí nếu nó không được dự định như là một chất dinh dưỡng.Pigment
Kẽm trắng được sử dụng như một chất màu [54] trong sơn và có nhiều mờ hơn Lithopone, nhưng ít mờ hơn titanium dioxide. Nó cũng được sử dụng trong các lớp phủ cho giấy. Trắng của Trung Quốc là một loại đặc biệt của kẽm trắng được sử dụng trong các sắc tố của nghệ sĩ. Nó cũng là một thành phần chính của trang điểm khoáng sản.
Coatings
Sơn chứa bột oxit kẽm từ lâu đã được sử dụng như lớp phủ chống ăn mòn cho kim loại khác nhau. Chúng đặc biệt hiệu quả cho mạ kẽm sắt. Sau đó là khó khăn để bảo vệ vì phản ứng của nó với lớp phủ hữu cơ dẫn đến giòn và thiếu kết dính. Tuy nhiên, các loại sơn Zinc oxide giữ lại tính linh hoạt và sự tuân thủ của họ trên các bề mặt như vậy trong nhiều năm.
ZnO cao n-loại pha tạp với Al, Ga hoặc Trong suốt và dẫn điện (minh bạch ~ 90%, trở suất thấp nhất ~ 10-4 Ω · cm). ZnO: Al phủ đang được sử dụng để tiết kiệm năng lượng hoặc cửa sổ nhiệt bảo vệ. Các lớp phủ cho phép phần nhìn thấy được của quang phổ trong nhưng một trong hai phản ánh hồng ngoại (IR) bức xạ trở lại vào phòng (tiết kiệm năng lượng) hoặc không cho phép các bức xạ hồng ngoại vào phòng (bảo vệ nhiệt), tùy thuộc vào bên cạnh cửa sổ có lớp phủ.
Nhựa khác nhau, chẳng hạn như polyethylene naphthalate (PEN), có thể được bảo vệ bằng cách áp dụng lớp phủ oxit kẽm. Các lớp phủ làm giảm sự khuếch tán của oxy với PEN. Lớp oxit kẽm cũng có thể được sử dụng trên polycarbonate (PC) trong các ứng dụng ngoài trời. Các lớp phủ bảo vệ dưới hình thức PC bức xạ mặt trời và giảm tốc độ quá trình oxy hóa và ảnh ố vàng của PC.
Phòng, chống ăn mòn trong lò phản ứng hạt nhân
Kẽm oxit cạn kiệt trong các đồng vị kẽm có khối lượng nguyên tử 64 được sử dụng trong phòng chống ăn mòn trong lò phản ứng nước áp lực hạt nhân. Sự suy giảm là cần thiết, bởi vì 64Zn được chuyển thành phóng xạ 65Zn dưới chiếu xạ bằng các neutron lò phản ứng.
Ứng dụng tiềm năng
Hàng điện tử
ZnO có rộng khoảng cách trực tiếp band (3.37 eV hoặc 375 nm ở nhiệt độ phòng). Do đó, khả năng ứng dụng phổ biến nhất của nó là ở điốt laser và điốt phát sáng (LED). Một số ứng dụng quang điện của ZnO trùng với của GaN, trong đó có một bandgap tương tự (~ 3,4 eV ở nhiệt độ phòng). So với GaN, ZnO có năng lượng liên kết exciton lớn hơn (~ 60 meV, 2,4 lần của nhiệt độ phòng năng lượng nhiệt), mà kết quả trong sáng phát xạ nhiệt độ phòng từ ZnO. Các tài sản khác của ZnO thuận lợi cho các ứng dụng điện tử bao gồm sự ổn định của nó với bức xạ năng lượng cao và ẩm ướt khắc hóa học. Kháng bức xạ [61] làm cho ZnO một ứng viên phù hợp cho các ứng dụng không gian. ZnO hiện đang là ứng cử viên hứa hẹn nhất trong lĩnh vực laser ngẫu nhiên để tạo ra một nguồn laser UV bơm điện tử.
Những lời khuyên nhọn của thanh nano ZnO dẫn đến sự tăng cường mạnh mẽ của một điện trường. Do đó, chúng có thể được sử dụng như chất phát hiện trường.
Lớp ZnO pha tạp nhôm được sử dụng như một điện cực trong suốt. Các thành phần Zn và Al là rẻ hơn nhiều và ít độc hại so với oxit indium tin thường được sử dụng (ITO). Một ứng dụng mà đã bắt đầu được thương mại hóa là việc sử dụng ZnO như các liên lạc trước cho các tế bào năng lượng mặt trời hoặc các màn hình tinh thể lỏng.
Transparent thin-film transistor (TTFT) có thể được sản xuất với ZnO. Khi transistor hiệu ứng trường, họ thậm chí có thể không cần ap-n ngã ba, như vậy tránh được các loại p doping vấn đề của ZnO. Một số các transistor hiệu ứng trường thậm chí sử dụng ZnO thanh nano như tiến hành các kênh.
Kẽm cảm biến nano oxit
Kẽm oxit cảm biến nano là các thiết bị phát hiện những thay đổi trong qua dòng điện qua dây nano oxit kẽm do hấp phụ các phân tử khí. Chọn lọc với khí hydro đã đạt được bằng phương pháp phún xạ cụm Pd trên bề mặt nano. Việc bổ sung các Pd dường như hiệu quả trong phân ly tính xúc tác của các phân tử hydro thành hydro nguyên tử, làm tăng độ nhạy của thiết bị cảm biến. Các cảm biến phát hiện nồng độ hydro xuống đến 10 phần triệu ở nhiệt độ phòng, trong khi không có phản ứng với oxy.
Spintronics
ZnO cũng đã được xem xét cho các ứng dụng điện tử học spin: nếu pha tạp với 1-10% của các ion từ tính (Mn, Fe, Co, V, vv), ZnO có thể trở thành sắt từ, ngay cả ở nhiệt độ phòng. Như nhiệt độ phòng sắt từ trong ZnO: Mn đã được quan sát thấy, nhưng nó không phải là rõ ràng nhưng liệu nó bắt nguồn từ ma trận chính hoặc từ các giai đoạn oxide thứ cấp.
Áp điện
Việc áp điện trong sợi dệt tráng trong ZnO đã được chứng minh có khả năng chế tạo "hệ thống nano tự cấp nguồn" với sự căng thẳng cơ học hàng ngày từ các phong trào gió hoặc cơ thể.
Trong năm 2008, Trung tâm cấu trúc nano Đặc tính tại Viện Công nghệ Georgia, cho biết sản xuất một thiết bị phát điện (gọi là máy phát điện máy bơm phí linh hoạt) cung cấp dòng điện xoay chiều bằng cách duỗi và thả dây nano oxit kẽm. Điều này mini-máy phát điện tạo ra một điện áp dao động lên đến 45 mV, chuyển đổi gần bảy phần trăm của năng lượng cơ học thành điện áp dụng. Các nhà nghiên cứu sử dụng các dây có chiều dài 0,2-0,3 mm và đường kính 3-5 micromet, nhưng thiết bị này có thể được thu nhỏ lại kích thước nhỏ hơn.
Cảm biến sinh học
ZnO có biocompatibility cao và nhanh chóng chuyển động học điện tử. Các tính năng như ủng hộ việc sử dụng tài liệu này như một màng biomimic để cố định và sửa đổi phân tử sinh học. FETs ZnO dây nano đã được sử dụng cho việc phát hiện trong môi trường lỏng và gần đây đã chứng minh như cảm biến pH dẫn đến các ứng dụng của họ trong các cảm biến điện để phát hiện sinh học.
Lịch sử
Đó là khó có thể theo dõi việc sử dụng đầu tiên của oxit kẽm - hợp chất kẽm khác nhau đã được sử dụng rộng rãi bởi người tiền sử, trong các hình thức khác nhau đã chế biến và chưa qua chế biến, như một sơn hoặc thuốc mỡ làm thuốc, nhưng thành phần chính xác của họ là không chắc chắn.
Việc sử dụng các pushpanjan, có lẽ kẽm oxit, như một salve cho mắt và vết thương hở, được đề cập trong các văn bản y tế Ấn Độ các Charaka Samhita, nghĩ đến ngày từ 500 TCN trở về trước. Kẽm oxit thuốc mỡ cũng được đề cập bởi các bác sĩ Hy Lạp Dioscorides (1st AD thế kỷ.) [75] Avicenna đề cập kẽm oxit trong Canon of Medicine (1025 AD), trong đó đề cập đến nó như là một điều trị ưu tiên cho một loạt các điều kiện da, kể cả da bệnh ung thư. Mặc dù nó không còn được sử dụng để điều trị ung thư da, nó vẫn được sử dụng rộng rãi để điều trị một loạt các điều kiện da khác, trong các sản phẩm như bột em bé và các loại kem chống phát ban tã, kem calamin, dầu gội chống gàu, và thuốc mỡ sát khuẩn.
Người La Mã đã được sản xuất với số lượng đáng kể của đồng thau (hợp kim của kẽm và đồng) vào đầu năm 200 TCN bởi một quá trình gắn kết nơi đồng đã phản ứng với oxit kẽm. Oxit kẽm được cho là đã được sản xuất bằng cách nung quặng kẽm trong lò nung trục. Đây kẽm kim loại được giải phóng như một hơi, sau đó trèo lên ống khói và cô đặc như các oxit. Quá trình này được mô tả bởi Dioscorides trong thế kỷ 1. Kẽm oxit cũng đã được thu hồi từ các mỏ kẽm ở Zawar ở Ấn Độ, có niên đại từ nửa thứ hai của thiên niên kỷ đầu tiên trước Công nguyên. Đây là có lẽ cũng làm theo cách tương tự và được sử dụng để sản xuất đồng thau.
Từ ngày 12 đến thế kỷ kẽm và kẽm oxit thứ 16 đã được công nhận và được sản xuất tại Ấn Độ bằng cách sử dụng một hình thức nguyên thủy của quá trình tổng hợp trực tiếp. Từ Ấn Độ, sản xuất kẽm chuyển đến Trung Quốc trong thế kỷ 17. Năm 1743, lần đầu tiên nhà máy luyện kẽm châu Âu được thành lập tại Bristol, Vương quốc Anh.
Việc sử dụng chính của oxit kẽm (zinc trắng) là một lần nữa sơn và phụ gia cho thuốc mỡ. Kẽm trắng đã được chấp nhận như là một màu nước của năm 1834 nhưng nó đã không kết hợp tốt với dầu. Vấn đề này đã được giải quyết một cách nhanh chóng bằng cách tối ưu tổng hợp của ZnO. Năm 1845, LeClaire ở Paris đã được sản xuất sơn dầu trên một quy mô lớn, và đến năm 1850, kẽm trắng đã được sản xuất trên toàn châu Âu. Sự thành công của sơn màu trắng kẽm là do lợi thế của mình so với chì màu trắng truyền thống: kẽm trắng là cơ bản lâu dài trong ánh sáng mặt trời, nó không được bôi đen bởi không khí lưu huỳnh chịu, nó là không độc hại và tiết kiệm hơn. Bởi vì kẽm trắng là như vậy "sạch" của nó là rất có giá trị để làm cho các tông màu với màu sắc khác; Tuy nhiên, nó làm cho một bộ phim khô khá giòn khi chưa pha trộn với các màu sắc khác. Ví dụ, trong thời gian cuối năm 1890 và đầu những năm 1900, một số nghệ sĩ sử dụng kẽm trắng như là một đất cho bức tranh sơn dầu của họ. Tất cả những bức tranh phát triển vết nứt trong những năm qua.
Trong thời gian gần đây, hầu hết các oxit kẽm đã được sử dụng trong ngành công nghiệp cao su (xem các ứng dụng ở trên). Trong những năm 1970, các ứng dụng lớn thứ hai của ZnO được photocopy. ZnO chất lượng cao được sản xuất bởi quá trình "Pháp" đã được bổ sung vào giấy photocopy như một chất độn. Ứng dụng này được tuy nhiên sớm di dời.
sự an toàn
Là một phụ gia thực phẩm, kẽm oxit là trên FDA của Mỹ công nhận là an toàn, hoặc GRAS, chất.
Kẽm oxit chính nó là không độc hại; Tuy nhiên nó là nguy hiểm để hít thở khói kẽm oxit, như được tạo ra khi kẽm hoặc hợp kim kẽm được nấu chảy và bị oxy hóa ở nhiệt độ cao. Vấn đề này xảy ra khi nóng chảy đồng vì độ nóng chảy của đồng là gần với nhiệt độ sôi của kẽm. Tiếp xúc với oxit kẽm trong không khí, mà cũng xảy ra trong khi hàn mạ kẽm (mạ kẽm) thép, có thể dẫn đến một căn bệnh thần kinh được gọi là kim loại sốt fume. Vì lý do này, thép mạ kẽm thông thường không được hàn hoặc kẽm được loại bỏ đầu tiên.
Trong văn hóa
Phản ánh nhiều công dụng khác nhau nhưng tương đối kín đáo và unglamorous của nó, kẽm oxit là chủ đề của một spoof trong The Kentucky Fried Movie là một bộ phim giáo dục ngắn Zinc Oxide và Bạn.
tag:
0 nhận xét:
Đăng nhận xét