氮化锌的制备与应用

简述

氮化锌是一种化学式为Zn₃N₂，分子量为224.24的无机化合物，属于过渡金属氮化物，由锌和氮元素组成。氮化锌呈n型导电性，具有良好的化学稳定性和热稳定性，常温下呈白色或灰色晶体，遇水迅速分解生成氢氧化锌和氨气，可溶于盐酸。氮化锌在半导体领域有广泛的应用，可以作为电子元件、发光二极管和激光器的材料，其材料结构主要分为薄膜和颗粒状^[1-2]。

制备与结构性质

将Zn粉末置于流量为500mL/min的NH₃气流中，在600℃氮化温度下氮化120min的最佳条件下，制备出高质量的氮化锌粉末。用x射线衍射(XRD)测量了氮化锌粉末的结构，氮化锌粉末是具有立方结构的晶体，其晶格常数a为0.9788nm。用扫描电子显微镜(SEM)观察了氮化锌粉末的表面形貌，发现氮化锌粉末具有非常丰富的晶粒表面形貌。用透射电子显微镜(TEM)验证了晶粒形状的多样性。X射线光电子谱(XPS)表明氮化锌的化学键状态与氧化锌及金属锌明显不同，表明N-Zn键的形成。用计算机模拟了氮化锌晶体的立体结构，用高分辨电子显微镜(HRTEM)观察了氮化锌粉末的内部结构，观察结果与Partin等提出的氮化锌结构模型符合很好^[3]。

应用

材料领域公开了一种氮化锌薄膜的制备方法，包括如下步骤：(1)将衬底放置于原子层沉积设备反应腔中；(2)向原子层沉积设备反应腔中通入含锌前驱体源，含锌前驱体源中的锌原子吸附于衬底表面；(3)向原子层沉积设备反应腔中通入含氮前驱体源，然后通过等离子体将含氮前驱体源电离，或将经过等离子体电离的含氮前驱体源通入原子层沉积设备反应腔中，电离后含氮前驱体源中的氮原子部分沉积，与衬底表面的锌原子形成氮锌共价键；(4)重复所述步骤(2)和步骤(3)即可逐层生长氮化锌薄膜。该发明通过等离子体将氮源引入原子层沉积系统，再通过调控腔室温度，真空度，循环周期，等离子体条件等条件，获得带隙可调控的各种优质氮化锌薄膜^[4]。

纳米材料领域公开了一种纳米氮化锌PP纤维及其制备方法，其原料组份质量百分比为，抗菌切片母粒1%～10%，PP切片90%～99%。其制备方法为，将抗菌切片母粒和PP切片混合均匀，经熔融纺丝工艺而成，其特征在于，纺丝温度为260℃～320℃，冷却吹风温度15℃～25℃，风速0.1米/秒～5米/秒，牵伸速度1500米/分～2000米/分。该发明的优点在于：抗菌效果较好，对人和环境高安全，应用范围广泛^[5]。

参考文献

[1]罗海奇,文崇斌,谢小林,等.一种氮化锌的制备方法:202310736167[P].

[2]康珍,李胜楠,徐成瑜,等.氮化锌的制备及应用研究进展[J].辽宁化工, 2023, 52(11):1644-1648.

[3]宗福建,马洪磊,薛成山,等.氮化锌粉末的制备和结构性质[J].中国科学G辑:物理学、力学、天文学, 2004.DOI:CNKI:SUN:JGXK.0.2004-06-002.

[4]解婧,李超波,夏洋.一种氮化锌薄膜的制备方法:CN 201210545142[P].

[5]翟育明.一种纳米氮化锌PP纤维及其制备方法:CN200910196879.0[P].