喷雾热解实验.docVIP

噴霧熱解。。，。。 二、實驗原理 隨著時代的進步，電子產品逐漸的朝著輕量化、小體積的方向發展，為了得到性質更好且用途更之電性或磁性陶瓷材料，。為了克服傳統固態製程的缺點及製備的陶瓷粉末，一些非傳統的陶瓷粉粒體製程陸續地被研究發展出來，例如檸檬酸鹽先驅物法(citrate precursor methods)、噴霧熱解法(spray pyrolysis processes)、水熱法(hydrothermal techniques)、溶膠凝膠法(sol-gel methods)、以及共沈澱法(co-precipitation methods)等等。這些非傳統的製程採用液相(liquid phase)、氣相(gas phase)、或氣膠(aerosol phase)的方式來製備所需的陶瓷粉末。但這些方法大多數仍為批式製程(batch processes)，在工業上之應用仍有其限制，如產品品質之穩定度、生產程序繁瑣等，皆造成此些化學濕式製程無法於商用製程中被廣泛採用。因此，開發一連續式且產品均勻度高之陶瓷粉體製程，有其必要性。本實驗將讓同學實際操作一噴霧熱解程序來製備細微之氧化鋅(ZnO)陶瓷粉體。 氧化鋅(ZnO)為一多功能且被廣泛使用之氧化物陶瓷粉體，不溶於水但溶於酸和強鹼。它為白色，故又稱鋅白。傳統上，它能透過燃燒鋅或焙燒閃鋅礦（硫化鋅）取得。自然界中，氧化鋅存在於礦物紅鋅礦。因其特有之電性與光學性質，氧化鋅之用途非常廣泛，例如可做為橡膠之填充劑、白色顏料、防曬成分、電子發射體(electrons emitter)、氣體感應器(gas sensor)、變器(varistor)、透明導電氧化物(transparent conducting oxide)、抗菌與防臭劑等等。另外，氧化鋅是一種寬頻隙半導體材料（能隙約為3. eV），有望取代GaN成為紫外光LD和LED的材料或做為光觸媒材料(photocatalyst)。 噴霧熱解程序為一連續式之陶瓷粉體合成製程。基本上，噴霧熱解程序在製備陶瓷粉末的流程上包括了下列幾個主要步驟：(1)將所需的反應物以溶液(solution)或懸浮液(suspension)的方式配製；(2)經由霧化器(atomizer)產生無數的小液珠(或稱氣膠；aerosols)；(3)在反應器中以懸浮狀態來完成所需的物與化學變化；及最後(4)由粒子收集器收集粒子。因在製造過程中，霧體並沒有與反應設備直接碰觸，可避免雜質污染，所以能更有效的控制粉末的純度；另外，其生產過程所需的變化均在個別單一的球形微粒中完成，如此所生產之粉末不僅較易呈球狀，且可將變化過程中可能產生的化學分離(chemical segregation)減至最低甚至能避免其發生。「光反應」的原理是藉由紫外光或太陽光的照射，使觸媒表面的電子吸收足夠能量而脫離，而在電子脫離的位置便形成帶正電的電洞，電洞會將附近水分子游離出的氫氧基(OH)氧化(即奪取其電子），使其成為活性極大的氫氧自由基(OH)；氫氧自由基一旦遇上有機物質，便會將電子奪回，有機物分子因鍵結的潰散而分崩離析。一般的污染物或病源體多半是碳水化合物，分解後大部份會變成無害的水及二氧化碳，因此可以達到除污及滅菌的目標。TiO2、ZnO、 SnO2、ZrO2等氧化物及CdS、ZnS等硫化物。要使光觸媒的電子由價帶(valence band)躍遷至導帶(conduction band)，外來的光源必須供提電子足夠的能量以跨越能隙(band gap)。光源的能量E與波長λ反比關係： 其中h是浦朗克常數(Planck constant)，是光速。氧化，能隙的寬度為3.2 eV，對應的波長為380 nm，正是紫外光波段。換言之，波長超過380 nm(即能量低於3.2 eV)的光源是無法使氧化發揮光觸媒的功能。 UV-Vis spectrometer)多用於分析水中之非金屬分子或離子化合物，早期僅利用到可見光譜，於補足肉眼比色之精度不足問題，後來才發展到利用紫外光譜區近年分析理論愈加完備，更延伸到生化領域化合物中某些特殊吸光之官能基。UV/Vis之原理，乃是利用可見光及紫外光之燈管(Lamp)做為光源，通過濾光鏡調整色調後，經聚焦後通過單色光分光稜鏡，再經過狹縫選擇波長，使成單一且特定波長之光線，而後射入樣品管中，光電管將光能轉換為電器訊號，藉由樣本及空白樣間所吸收之光能量差，與標準液之能量吸收值相比較，便可律定樣本中之待測物濃度。 實驗藥品與設備藥品： 1. 硝酸鋅 Zn(NO3)2．6H2O 設備： 1. 燒杯 若干 2. 滴管 若干 3. 藥杓 若干 . 磁石攪拌器 1個 . 噴霧熱解設備 1套 (a)石英管 1根 (b)乾燥瓶