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研究生： 劉忠明
Chung-ming Liu
論文名稱： 奈米氧化鋅之製備、鑑定與其分散性研究
Synthesis and Characterization of Zinc Oxide Nanoparticles and Their Dispersibility in Different Media
指導教授： 陳崇賢
Chorng-shyan Chern
口試委員: 許榮木
Jung-mu Shu
林析右
Shi-yow Ling
學位類別： 碩士
Master
系所名稱： 工程學院 - 化學工程系
Department of Chemical Engineering
論文出版年： 2006
畢業學年度： 94
語文別： 中文
論文頁數： 109
中文關鍵詞： 奈米氧化鋅 、分散性
外文關鍵詞： ZnO nanoparticles, dispersion
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    • 本實驗以工研院所提供之奈米氧化鋅為實驗基材，將矽烷偶合劑接枝於氧化鋅表面以改變其表面親疏水性質，再分散於水或異丙醇中，並以物理法(超音波震盪)或化學法(分散劑)嘗試將分散液中的粒子均勻分散。以FTIR分析矽烷偶合劑接枝於氧化鋅表面之官能基，再利用TEM分析分散液中棒狀氧化鋅之尺寸，並計算分散液的底部沈澱量以研究奈米氧化鋅粒子在連續相的安定性。

    本研究並以sol-gel法製備氧化鋅/乙二醇的透明分散液，並將分散液中的副產物氯化鈉以乙醇溶解，純化後之氧化鋅再分散於水或乙二醇中，並加入適當的分散劑，探討以sol-gel法製備之氧化鋅直接分散於溶劑中之安定性。將純化後之奈米氧化鋅以X光繞射分析結晶晶相並計算單晶大小，再以SEM觀察奈米氧化鋅的結晶型態，最後將分散液進行TEM之觀察並計算於分散液中之奈米氧化鋅粒子的粒徑。

    Abstract
    ZnO nanoparticles provided by Material and Chemical Research Laboratory, Industrial Technology Research Institute was modified by alkoxysilane to change the hydrophilic/hydrophobic characteristics of ZnO particles and these ZnO particles were dispersed in H2O or IPA with the aid of ultrasonication and dispersant. The grafting of organic groups on ZnO particle surface was confirmed by FTIR. The particle size of the ZnO dispersion was analyzed by TEM. The sediment was collected and analyzed to study the dispersibility of ZnO particles in different media.

    The sol-gel method was then used to synthesize ZnO/EG translucent colloid. By-product NaCl of dispersion was removed with alcohol and the purified ZnO was redispersed in H2O or EG with dispersant. The dispersibility of ZnO nanoparticles in different media was investigated. The crystallization of ZnO nanoparticles was analyzed by WXRS and the crystal size calculated by Sherrer equation. The morphology of ZnO nanoparticles was observed by SEM and TEM.

    目錄 中文摘要 i 英文摘要……………………………………………………………... ii 誌謝…………………………………………………………………...iii 目錄 iv 圖目錄 viii 表目錄 ix 第一章 緒論 1 1-1 研究背景 1 1-2 研究目的 1 第二章 文獻回顧 3 2-1 氧化鋅材料簡介 3 2-2 奈米氧化鋅的製備…….…………………...…...…………..4 2-2-1 沈澱法…………………………………...……………..4 2-2-2 溶膠凝膠法……………………………...……………..6 2-2-3 水熱法……………………….…………………………7 2-2-4 微乳液法 8 2-3 奈米氧化鋅的表面改質……………………..………….…. .11 2-4 奈米氧化的分散…………………………... ……………….18 2-4-1 分散機制………………………………………....……19 2-4-2 DLVO理論…………………………………………....22 第三章 實驗材料、設備與方法 24 3-1 實驗藥品 24 3-2 實驗儀器及設備…….………………………………………25 3-3 實驗方法 …………………………………………………….27 3-3-1-1 棒狀ZnO以hot melt 法表面改質步驟……............27 3-3-1-2 奈米氧化鋅表面改質實驗流程圖.………………...28 3-3-1-3 奈米氧化鋅表面改質反應裝置圖…………….…....29 3-3-1-4 矽烷偶合劑A-151在氧化鋅表面的吸附分解反應.30 3-3-2-1 以液相反應法合成奈米ZnO結晶分散液步驟........31 3-3-2-2 ZnO理論產量與固含量計算……………………….32 3-3-2-3 液相法合成奈米氧化鋅實驗流程圖……………….33 3-3-2-4 液相法合成奈米氧化鋅反應裝置圖……………….34 3-4 溶解度參數計算方式………….……..…………....…..…...35 3-5 實驗測量方法與條件………….…..…..…..……....….........36 3-5-1 動態光散射粒徑測定儀……………………………….36 3-5-2 沈澱量計算方式……………………………………….36 3-5-3 HR-TEM測量氧化鋅分散液粒徑…………………….36 3-5-4 FTIR分析改質後氧化鋅表面結構…………...………36 3-5-5 X光繞射儀分析氧化鋅結晶晶相..…………...………37 3-5-6 HR-SEM觀察氧化鋅之結晶外觀..…………...………37 第四章 結果與討論Ⅰ..…………………………………………...38 4-1 棒狀氧化鋅物性分析…………….………………………...38 4-2 表面潤濕法………………………………………………....42 4-3 直接水解法…………………….….………………………..43 4-3-1 以IPA為連續相……………………………………….43 4-3-1-1 以hot melt法改質並於分散時加入分散劑KD-2..43 4-3-1-2 ZnO於pH = 10之水溶液水解..……………….….48 4-3-2 以H2O為連續相……………………………………….51 4-4 飽和水蒸氣法……………………………………………….54 4-4-1 改質後ZnO分散於IPA的分散性分析…………......55 4-4-2 不同溫度下改質ZnO之FTIR定性分析…………...58 4-4-3 ZnO/IPA上層分散液與底部沈澱之FTIR定量分析……………………………………………………..………...61 第五章 結果與討論Ⅱ……………………………………………...64 5-1 中和液之分散…………………….………………………..64 5-1-1 中和液直接加熱之分散液性質分析..……………….64 5-1-2 取20 g中和液並加入20 g異丙醇之分散液性質分析……………………………………………………………….65 5-2 奈米氧化鋅之鑑定……………….………………………..67 5-3 純化後之氧化鋅在分散於連續相之研究….……………..71 5-3-1 分散於水相…………………………..……………….71 5-3-2 分散於有機相………………………..……………….74 第六章 結論與建議………………………………………………...77 參考文獻……………………………………………………………...82 附錄A. silane之溶解度參數計算方式……………………………...85 附錄B. ZnO與NaCl之XRD標準結晶峰…………………………...92 附錄C. tetrapod ZnO之簡介………………………………………...93

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    無法下載圖示 全文公開日期 2011/07/21 (校內網路)
    全文公開日期 本全文未授權公開 (校外網路)
    全文公開日期 本全文未授權公開 (國家圖書館：臺灣博碩士論文系統)
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