适量聚乙二醇（PEG2000）对ZnCoO纳米阵列结构的影响

)6_应用方法论2012年第2场L适量聚乙二醇( PEG2000 )对ZnCoO纳米阵列结构的影响李敏(中国石油大学胜利学院，山东东营257097 )摘要用水热法在ZnO涂层的玻璃上制备纯的ZnO纳米棒阵列和PEG2000援助生长的ZnCoO纳米棒阵列，它们的结构用X射线衍射仪(XRD)进行了表征比较，通过实验发现适量的PEG有助于ZnCoO纳米棒更好的生长并有着更好的晶向。关键词水热法;纳米棒阵列; X射线衍射中图分类号TQ127文献标识码A文章编号 1673-9671-2012111-0096-01设计高度取向排列的Zn0纳米材料对于220纳米器件起着至关重要的作用。纳米器件的200一个基本要求是用一个可控的方法制备合适的纳米结构包括维数，大小和掺杂。用过渡金属(TM)原子掺杂的Zn0纳米棒是集光. nood和磁于- -体的，作为稀磁半导体扩大了他的$45应用范围。简单、低成本、低温下的水热法是合成Zn0晶体的重要方法，较低的温度可以合成Zn0微晶和纳米晶，通过调剂溶剂条件,控制反应温度,仍然可以实现Zn0晶体10Bj08为的定向生长，作出具有高长径比的纳米柱体。水热法制备掺杂Zn0纳米棒单晶阵列的方法是属于原位掺杂，相对离子注人、金属图1 s1, S2, S3, s4, S5的摇摆曲线(a) 20/θ扫描(b)摇摆曲线蒸汽退火掺杂等后掺杂方法而言，该方法在同等条件生长下，衍射强度依靠纳米棒的长度。在图1 (a)中由掺杂引人的结构缺陷较少。这对于研究元素掺杂机理和性能的S2样品中掺杂少量的PEG与无掺杂PEC的S1和掺杂较多PEC的S3相稳定很重要。对于溶液法制备纳米线而言，掺杂是个挑战。杂质比有较强的衍射强度说明在同等的氨水情况下适量PEC有助于纳离子如何掺入及其对形状、结构和性能的影响都是有待研究的问米棒生长，在图1 (a)中比较S3和S4表明减少氨水的同时，增加题。用过渡金属(TM )原子掺杂的Zn0纳米棒是集光和磁于-体PEG的量有助于纳米棒的生长，表明在引导纳米棒生长时，PEG发的，作为稀礅半导体扩大了他的应用范围。1 ZnO纳米阵列和PEG提助生成的ZnCo0纳米阵列的制备及挥了与氨水同样的作用。图1 (b)显示S1到S5的摇摆曲线，从摇摆曲线显示S4有最好的全宽半高宽为6.80，表明适量的PEC有助于表征纳米棒沿着C轴择优取向的生长。原因在于有着一致和有序链结构1.1 ZnO纳米阵列和PEG援助生 成的ZnCoO纳米阵列的制备的PEG在表面容易吸收金属氧化物胶体，当胶体表面吸收了这种将PEG2000加到0.1 M的硝酸钴和硝酸锌和( 1:9 )水溶液中.类型的聚合物，胶体的活性将大大降低，这些性质在文献[4]中有共23 ml,且把此混合溶液剧烈震荡成均一透明溶液后适量氨水逐过研究。从胶体生长的动力学观点看，它可以吸收ZnCo0金属核滴加入至混合溶液中直至使得混合溶液pH=10,把溶液放入高压粒在它的低能表面如(110)，(001) 等吸收PEC聚合物，也就斧中，将有Zn0涂层玻璃衬底面朝上分别放人斧底。密封在700C是说六角柱的侧面吸收，限制了这些面的生长，与这些面相比导下保持10小时，然后自然冷却到室温。用去离子水洗几次后，在致了[000]方向的优先生长。但是太低依度的PEG不能限制较多的1150C下干燥两小时。无PEG2000的ZnCoO纳米棒记为S1, 把0.32g成核面积，而太多的PEG又限制了所有的面，因此最佳PEG的量进PEG2000援助生成的ZnCo0纳米棒标记为S2,其它条件相同0.42g人机制将有助于调整纳米棒的各向异性。为加强纳米棒的生长，PEG2000合成的ZnCo0纳米棒其记为S3，无PEC和硝酸钴的制备的氨水和PEG的量必须是合适和固定不变的，比如增加氨水的量必纯Zn0纳米棒记为S5。除了pH=9之外, S4同S3制备条件相同。ZnO须降低PEG的含量，太多的氨水和PEC也抑制纳米棒的生长，所以涂层的制备:一定量的醋酸锌Zn(00C -CH),溶于无水乙醇中，经控制好氨水和PEC2000的量有助于长成较好晶向的纳米阵列。充分搅拌得到透明溶胶。将溶胶滴加到清洗过的玻璃衬底上，利2结论用匀胶机(2000 r/min ~ 2500 r/min )将溶胶均匀涂覆，在120个烘适量的PEG2000有助于纳米棒沿着C轴择优取向的生长，原箱中放置5分钟，以上过程重复3次。以8 C/min的升温速度在不同因在于有着一致和有序链结构的PRC2000在表面容易吸收金属氧的退火温度(350C ~ 550 )下保温30 min,自然冷却至室温。化物胶体,中国煤化工收ZnCo0金属核粒在它的1.2 ZnO纳米阵列和PEG援助生成的ZnCoO纳米阵列的XRD表征低能表面HC N M H G聚合物，因此六角桂的从图1中的S1到S5的XRD图可看出这些纳米棒均沿[0001]方侧面吸收:向生长，均没有观察到二级相，表明Co已经掺人到ZnO晶格中，了[0001]方向的优先生长，太低浓度的PEG不能限制较多的成核面PEG2000不改变晶体结构。X射线衍射的强度与晶体质量以及纳米积，而太多的PEC又限制了所有的面，因此最佳PEG的量进入机制棒的体积有关，纳米棒长度越长，被X射线辐射到得体积越大。(下转第101页)1L 2012年2蔼应用方法论.101主体设备布置:时，也要充分考虑这部分的因素。所以，所有设备均为两套。过热器、蒸发器、省煤器布置在机尾8.5 m高平台上，直接插主体设备形式及数量选择:人中心标高10.6 m、φ 3600双烟道内。1)翅片管式过热器共2台 (双烟道内各布置1台)为绝对确保设备运行安全可靠，蒸发器及省煤器采用水夹套2)热管蒸发器共4台(双烟道内各布置2台)热管结构(见附图2所示)，换热管两端封闭，内部真空后填充3)热管省煤器共2台(双烟道内各布置1台)人一定量的特殊药剂，作为传热热媒，实现烟气与水、汽侧完全4)汽包共1台隔离，即使出现意外现象(如换热管腐蚀、磨损等) ,也不会造3.4建设周期的合理性成设备漏水及装置紧急停车状况，只是对产汽量造成少些影响而建设工期中影响生产的最大的问题点就是安装，因为安装就已。余热利用蒸发器、过热器、省煤器分别直接插入烟道同时现要影响生产，除了非正常生产的情况下，一般机烧跟高炉的生产场场地条件完全能够符合设计条件及要求，条件均能够达到设计能力比，都略有节余，通过对机烧及高炉的比较，机烧可以加大要求(平均温度在360C以上)能力生产，并且让机桡矿落地的情况下，可以有七~八天的时间。设备安装从停产到拆除、就位、焊接、试车、试压共计七天时间完全足够，完成后，- -边生产，- -边调试，吹扫完成- -天后，再汽水混合物出次停产四小时进行联口，然后正式生产供气。从周期上来看，完一全可行。外夹套管3.5安装部位及对机烧的影响锅炉的余热收集管道插于大烟道最高温度处(大约倒数第二个风箱处)，露在外部的余热收集管道充分与水源接触，产生高温蒸汽，大烟道内烟气通过热交换后，对烟气的含水量、烟气流量、烟气压力等均无影响，烟气侧总阻力损失:≤120mmH,0,只烟隔板循环水进是降低了出口烟气温度，对烧结生产无影响。4经济效益1)设备投资经过测算395万元。2)产生效益经过测算为437万元每年。3)运行成本计算系统内耗电、耗水、维护费、操作人员工资热烟气热管等，运行成本总计56万元每年。4)效益总计381万每年。投资回收周期: 395/381=1年。5小结经过80天的准备，而且用7天时间对机烧大烟道进行改造，目前已增加产气量13吨，蒸汽温度300度，增加电产量3 MW。以上结果充分说明，机烧大烟道余热利用是切实可行的，烧结机大烟图2水夹套换热管示意图道余热发电在烧结余热利用上占有重要地位,作为烧结环令机余热3.3设备的设计选择由于能源紧张，能源消耗费用高，回收废热不仅符合国家能发电的重要补充,与单纯烧结环冷机余热发电相比，二者的有机结合源政策要求，同时对企业也降本增效，具有可观的经济效益。目将更加充分地利用烧结机余热,把烧结生产的能耗降到最低点,为前该钢铁公司238m2烧结环冷机原有的一套余热利用发电装置，益企业带来巨大的经济效益的同时,为社会带来较大的社会及环保效由于产生蒸汽量不足，现在正常情况发电是5000 KWh以下,有时还发不出电来，未能充分发挥发电机组效能，故能够在大烟道再参考文献进行余热回收，产生高压蒸汽并网后发电，正好充分发挥发电机[1]郭奠球,张作明.日本烧结厂余热利用近况[].烧结球团，1985,3:61- 69.组效能;大烟道合理余热回收后,对装置无不利影响，烟道内排[2]王斌斌,仇性启.热管换热器在烟气佘热回收中的应用[J].动行与维烟温度降低，减慢了烟道内的气体流速，利于粉尘的沉降，减轻修,2006,3.了粉尘对烟道的磨损，提高了除尘效率，不仅利于环保，而且保[3]王峰,王仁璞.烧结机机尾烟气余热发电的探究[J].冶金能源,July 2010证了整个装置更为安全。Vlo.29 No.4 55.根据238机烧大烟道是双烟道设计,因此，我们设计发电设备[4]黄问盈热管与热管换热器设计基础[].中国铁道出版社,1995:53.(_上接第96页)将有助于调整纳米棒的各向异性。对于PEG2000援助生长的ZnCoOfrom self- assembled ZnO microrsallite thin films[J_Appl.Phys.Let. 1998,纳米棒其他性能比如光致发光，磁性能，导电性能有待于继续表征72:3270-3272.中国煤化工分析[4X.H. Liu et al.AniIHCNMH Grearing urafno andcrystallized titania por.. ...241-245.Phys: Condense.Matter, 2004, 6 (25): R829-R858.作者简介[]Vassiere L.Growth of Arayed Nanorods and Nanowires of Zn0 from Aqueous李敏(1983-)，女，汉族，山东人，硕士研究生，助教，现就职于中SolutionsIJ.Adv Master, 2003, 5 (5) :464-466.国石油大学胜利学院机械与电气工程系，研究方向:纳米材料。