[发明专利]氧化锌晶体及其制备方法

说明书

本发明公开了一种氧化锌晶体及其制备方法，氧化锌晶体的制备方法包括以下步骤：S1、将含锌玻璃粉末、金属氧化物、碳酸钠及碳材料混合均匀形成混合物料；S2、将所述混合物料放置于封闭的容器中并进行高温熔融；S3、将所述容器冷却，所述容器内上部生长出纤维状产物，即为氧化锌晶体。本发明的氧化锌晶体的制备，以含锌玻璃为主料，金属氧化物和碳材料分别为置换剂和还原剂，在高温下与玻璃中的锌进行置换和还原，使其从玻璃熔体中挥发出来，再通过冷却后生长成氧化锌晶体；工艺简单、成本低，能够获得大尺寸且纯度高的氧化锌晶体。

技术领域

本发明涉及晶体制备技术领域，尤其涉及一种氧化锌晶体及其制备方法。

背景技术

氧化锌晶体是一种重要的多功能晶体材料，由于ZnO高温下具有易升华且较高的蒸气压等特点，通常用于生长大尺寸晶体的传统方法不适用于生长氧化锌晶体。例如，熔体提拉法等是无法生长出ZnO体单晶；助熔剂法现今还只能得到尺寸较小的晶体，而且质量很差；CVD法和高压熔体法虽然可以获得长度达2英寸以上的ZnO晶体，但晶体生长过程难以控制，晶体的缺陷较多，质量不如水热法生长的晶体。由于ZnO是一种极性晶体，采用水热法或溶胶凝胶法生长时晶体呈现出显著的各向异性，但往往得不到大尺寸的晶体，反应所需时间非常长，且实验是被要求极其严密、精确，并且成本高。

现有的一种化学气相传输方法生长氧化锌晶体的办法，虽可以获得大尺寸氧化锌晶体玻璃，但在晶体的高纯度方面仍有提升空间。

另一方面，目前一些含锌玻璃固废中的锌资源被浪费，没有得到很好的回收和再利用，如能将废弃玻璃固废中锌资源作为合成氧化物单晶的原料加以有效利用，变废为宝，对环境有很好的保护作用。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种氧化锌晶体的制备方法及制得的氧化锌晶体。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种氧化锌晶体的制备方法，包括以下步骤：

S1、将含锌玻璃粉末、金属氧化物、碳酸钠及碳材料混合均匀形成混合物料；

S2、将所述混合物料放置于封闭的容器中并进行高温熔融；

S3、将所述容器冷却，所述容器内上部生长出纤维状产物，即为氧化锌晶体。

优选地，步骤S1中，所述含锌玻璃粉末、金属氧化物、碳酸钠及碳材料的质量比为5：(1-10)：(1-10)：1。

优选地，步骤S1中，所述含锌玻璃粉末为含锌玻璃废弃物粉末。

优选地，步骤S1中，所述金属氧化物包括三氧化二铋、氧化锡和三氧化二锑中至少一种。

优选地，步骤S1中，所述碳材料包括活性炭、石墨粉、煤灰粉中至少一种。

优选地，步骤S2中，所述高温熔融的温度为800℃-1100℃，熔融时间为1h-3h。

优选地，步骤S2包括：

S2.1、将所述混合物料放置于第一坩埚内并合上第一坩埚盖；

S2.2、将所述第一坩埚放置于第二坩埚内并合上第二坩埚盖；

S2.3、将所述第二坩埚置于高温炉内进行高温熔融。

优选地，步骤S3中，在所述第一坩埚冷却至室温后，将其从所述第二坩埚内取出。

优选地，所述第一坩埚为刚玉坩埚。

本发明还提供一种氧化锌晶体，采用以上任一项所述的氧化锌晶体的制备方法制得。