摘要：本文以铅锌烧结矿为原料,采用响应曲面法研究了不同因素之间的交互作用对氧化锌还原过程的影响。首先,选定还原温度、还原时间、配炭量这3个工艺参数作为影响因子,以锌还原率作为响应值,通过基于中心组合设计的响应曲面法设计出三因素五水平的优化实验方案;其次,对优化实验结果进行拟合,得到了氧化锌还原过程的回归模型;最后,利用回归模型对氧化锌还原过程进行优化。研究结果表明:氧化锌还原过程模型精度高,还原温度和还原时间对锌还原率的影响显著,在还原温度为1 422 K、还原时间为18.7 min、2.94倍理论配炭量的优化条件下,锌还原率的预测值为94.13%,验证实验值为94.36%,与预测值的相对误差为0.24%,说明优化方案准确、可靠,并达到了优化工艺参数的目的。

摘要：利用压电薄膜和表面微机械技术可实现新型的氧化锌簿膜器件。本文分析了氧化锌薄膜表面微机械器件中氧化锌的压电效应，微机械结构的应力分布，以及压电感应电荷与器件尺寸的关系。这些结果可为器件的设计提供理论依据。

摘要：振荡模式的调控与单模激光的实现是微腔激光器走向实际应用所需解决的关键问题.本文从微腔模式的基本理论出发,按不同的调控机理梳理了ZnO微腔激光在模式调控方面的主要进展.首先,阐述了分布布拉格反射(DBR)或分布反馈(DFB)结构、腔体尺寸控制、游标效应等传统静态调控方式在ZnO微腔激光模式调控中的结构设计与研究进展;进一步讨论了通过压电、电光等物理效应调制折射率来实现ZnO微腔激光模式的动态调控;最后,综述了表面等离激元效应在实现纳米激光调控方面的最新进展,并系统分析了相关调控手段在ZnO微腔激光模式调控中的优点及存在问题.这些模式调控的方法不仅适用于ZnO紫外激光,同时也为其他材料、其他波段的微腔激光提供了参考.

摘要：随着工业的快速发展和化石燃料的过度开发使用,能源危机和环境污染日益严重.光催化技术在能源与环境领域具有良好的应用前景,是人类社会可持续发展的有效策略之一.传统氧化锌(ZnO)光催化剂因其无毒性、良好生物相容性和低成本而备受关注.然而,ZnO光催化性能受限于光生载流子复合严重和光生电子还原能力弱等问题.常规的改性方法,包括原子掺杂、缺陷调控、助催化剂负载等,很难兼顾载流子分离效率和氧化还原能力.相较而言,构建梯型异质结可以较好地解决上述问题.梯型异质结界面处的内建电场可以促进光生载流子的高效分离和转移,同时保留光催化体系最强的氧化还原能力,从而实现更高效的光催化反应.然而,尽管已有大量关于ZnO基梯型异质结的研究工作被陆续发表,却很少有评论性文章对该领域进行综述.因此,有必要对ZnO基梯型光催化剂的研究成果进行总结,并为这一研究方向的发展提供及时的指导.本文首先介绍了异质结的发展历程,讨论了II型异质结、传统Z型体系、全固态Z型异质结的光催化反应机理,并在此基础上指出了它们在热力学上的挑战.其次,深入分析了梯型异质结的理论基础,包括还原型半导体和氧化型半导体的选择,相互接触后的电子转移,梯型异质结中内建电场的形成,以及光激发后梯型异质结中光生载流子的分离和迁移,并诠释了梯型异质结在促进电荷载流子分离以及增强光催化体系的氧化还原能力方面的突出优势.此外,阐明了ZnO基梯型异质结的分类和设计原理.除了常见的ZnO基梯型n-n异质结,还讨论了以Zn O为还原型半导体的梯型n-p异质结以及以ZnO为氧化型半导体的梯型p-n异质结.归纳了目前ZnO基梯型异质结光催化剂的制备方法,包括水/溶剂热法、共沉淀法和静电自组装法等,剖析了这些制备方法的优缺点以及所制备的ZnO基梯型异质结的界面性质.概述了以ZnO基梯型异质结为代表的梯型异质结的表征技术,包括原位辐照X射线光电子能谱、开尔文探针力显微镜、电子顺磁共振波谱和第一性原理计算.总结了ZnO基梯型异质结近年来在不同光催化应用领域的研究进展,包括光催化环境修复、制氢、制备双氧水、二氧化碳还原、杀菌、固氮等.最后,对ZnO基梯型异质结的未来发展进行了展望,提出了其所面临的机遇与挑战,希望能为该领域带来新的启示.

摘要：用电化学沉积方法制备了ZnO纳米柱阵列。在Zn(NO3)2基础电解液中加入新电解质并引入NH4NO3和Ga(NO3)3,实现了对ZnO纳米柱阵列的带隙、近带边发射、斯托克斯位移、直径、密度等物理性质的设计和裁剪。可在63~77 nm操控纳米柱的直径。增加电解液中的Ga(NO3)3浓度,阵列的密度可降低到7.0×109/cm2。新加入电解液中的盐类使ZnO纳米柱的带隙蓝移~50 meV并使光致发光图谱中的近带边发射蓝移53~73 meV以及斯托克斯位移蓝移23 meV,表明可对其非辐射复合进行抑制设计和裁剪。

摘要：光电子集成是当前光电技术和信息工程领域的新趋势和研究热点,其中光源集成化和工艺相容性已成为制约其进一步发展和应用的关键问题。报道了一种设计简单的、可直接集成在硅衬底上面的激子型激光二极管器件和工艺。基于岛状多晶氧化锌薄膜构建了一个金属/绝缘体/半导体(Au/MgO/ZnO MIS)异质结器件。利用Si衬底与ZnO外延层之间天然的大晶格失配,诱导ZnO薄膜表面形成了高度无序的多晶岛状纳米结构,从而在异质结激活层(ZnO/MgO界面区域)形成了高度无序的折射率随空间变化的散射介质。这极大增强了光学散射,有利于获得低阈值的随机激射。文中这种简单的光源器件结构设计和制备工艺提供了一种自下而上的实现氧化锌基集成光电子器件的新思路。

摘要：固定床氧化锌脱硫是目前燃料电池重整系统普遍采用的脱硫工艺。针对氧化锌脱除H2S的固定床反应体系,采用微分方程递推的方法建立脱硫反应的数学模型,计算了不同反应温度、空速条件下固定床脱硫反应器的穿透时间,并用穿透法测定的实验结果对该模型进行验证。研究结果表明,理论模型预测的穿透时间与实验研究结果规律一致,特别是在低空速、高温反应条件下的二者吻合良好。研究还证实了在适当的温度空速范围内,提高温度、降低空速对提高脱硫剂的硫容有利。本研究可为脱硫反应器设计和最优化操作提供参考依据。

摘要：在浸没循环撞击流反应器中,以纯碱与硝酸锌反应-沉淀制得前驱体,经煅烧后得到纳米氧化锌产品。通过正交设计实验研究了Zn(NO3)2浓度、反应温度、反应时间、Na2CO3与Zn(NO3)2摩尔比等因素对产品收率的影响。初步确定了制备纳米氧化锌的最优工艺条件:Zn(NO3)2浓度1.5 mol/L,反应温度60℃,反应时间1 h,Na2CO3与Zn(NO3)2摩尔比1.3∶1;该条件下锌收率可达94%。制得的氧化锌产品经XRD表征,其纯度较高;经TEM表征,其形貌为球形或接近球形;在最优工艺条件下制取的产品平均粒径为20 nm。建立了相关工艺条件与产品收率的数学关系式。

摘要：本试验旨在研究氧化锌(ZnO)对感染猪流行性腹泻病毒(PEDV)的新生阶段仔猪生长性能、肠道屏障功能和抗氧化能力的影响。采用完全随机区组试验设计,将24头平均体重为(2.5±0.2)kg的健康7日龄仔猪(杜×长×大)随机分为4组,分别为对照组、ZnO组、PEDV组和PEDV+ZnO组,每组6个重复,每个重复1头猪。试验期为12 d,分为感染前(第1~8天)和感染后(第9~12天)2个阶段。ZnO组和PEDV+ZnO组每天灌服100 mg/kg BW ZnO;第9天07:00,PEDV组和PEDV+ZnO组每头仔猪灌服1 mL的PEDV溶液(含10^(6 )TCID_(50)),对照组和ZnO组灌服等体积的磷酸盐缓冲溶液(PBS)。结果表明:感染前,与对照组相比,灌服ZnO仔猪料重比(F/G)显著降低(P<0.05)。灌服ZnO显著降低了PEDV感染造成的仔猪的F/G、腹泻指数、空肠肠道评分和血浆二胺氧化酶活性(DAO)的显著增加(P<0.05);灌服ZnO缓解了PEDV感染造成的仔猪空肠绒毛高度(VH)和绒毛面积(VA)以及空肠隐窝深度(CD)显著下降(P<0.05);灌服ZnO显著提高了PEDV感染造成的仔猪血清过氧化氢酶(CAT)活性显著降低(P<0.05);灌服ZnO缓解了PEDV感染造成的仔猪空肠谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)和总超氧化物歧化酶(T-SOD)活性的显著降低与十二指肠丙二醛(MDA)含量的显著升高(P<0.05)。综上所述,灌服100 mg/kg BW ZnO能通过改善小肠形态,增强肠道屏障功能,提高抗氧化能力,改善PEDV感染仔猪生长性能。

摘要：低维结构氧化锌(ZnO)作为一种典型的直接宽带隙半导体材料,具有独特的形貌可调性、优异的催化活性和良好的生物相容性,在长效抗菌、催化降解和能源转化等领域受到较多关注。大量研究表明,通过制备方法的设计,可以得到球、棒、针、片、带、管和多面体等形貌各异的低维ZnO晶体材料,而不同的形貌结构对其宏观性质具有显著的影响,甚至直接导致了材料在应用领域上的差异。因此,低维ZnO晶体材料的形貌结构调控对于其应用而言至关重要。ZnO丰富的形貌特征源于其晶体生长的各向异性。在ZnO晶体生长过程中,反应体系中的各种因素(如溶剂、成核剂、添加剂等)均可能对晶体生长产生影响,促使晶体沿不同晶向生长。因此,反应条件不仅能够影响ZnO的形貌,更重要的是,其表面的暴露晶面也会随之变化。而ZnO不同暴露晶面上的原子排布、原子密度和表面悬挂键等都不尽相同,这使得其性质和功能会出现显著差异。通过控制ZnO的形貌结构、晶体取向和暴露晶面等能够有效提高其稳定性、催化活性和选择性吸附等能力,并进一步实现对材料物理/化学性质的调控。随着制备技术和模拟计算的不断发展,现阶段对于ZnO暴露晶面的调控方法大致可分为晶面吸附法、晶种诱导法、溶剂调节法和晶面刻蚀法四种。其中前三种均属于自下而上的合成法,在ZnO晶体的成核和生长过程中,通过引入吸附剂、晶种或改变溶剂,来控制目标晶体特定晶面的结晶、生长,从而实现晶体形貌和暴露晶面的调控;而晶面刻蚀法是一种自上而下的制备方法,利用ZnO晶体自身各向异性所带来的晶面活性差异来选择性刻蚀高活性晶面,得到所需的暴露晶面。通过上述方法,研究者能够实现对ZnO晶体形貌和暴露晶面的可控制备,并在此基础上进一步研究ZnO暴露晶面与催化抗菌活性间的规律和机制。为了更好地指导ZnO系列结构的功能调控,本文综述了ZnO晶面调控方法及其对催化抗菌活性影响的研究进展,重点归纳了在低维结构ZnO生长过程中,通过不同制备方法来实现对ZnO特定暴露晶面调控的研究进展,并进一步总结了暴露晶面的调控对于ZnO在光照和无光条件下催化抗菌活性的研究现状。最后,对晶面调控低维结构ZnO今后的研究方向与亟待解决的学术难题进行了讨论。