氧化鋅（ZnO），俗稱鋅白，是鋅的一種氧化物。難溶于水，可溶于酸和強(qiáng)堿。氧化鋅是一種常用的化學(xué)添加劑，廣泛地應(yīng)用于塑料、硅酸鹽制品、合成橡膠、潤(rùn)滑油、油漆涂料、藥膏、粘合劑、食品、電池、阻燃劑等產(chǎn)品的制作中。氧化鋅的能帶隙和激子束縛能較大，透明度高，有優(yōu)異的常溫發(fā)光性能，在半導(dǎo)體領(lǐng)域的液晶顯示器、薄膜晶體管、發(fā)光二極管等產(chǎn)品中均有應(yīng)用。此外，微顆粒的氧化鋅作為一種納米材料也開(kāi)始在相關(guān)領(lǐng)域發(fā)揮作用。

基本信息

·         中文名稱

氧化鋅

·         英文名

Zinc oxide

·         別稱

鋅氧粉、鋅白、鋅白粉

·         化學(xué)式

ZnO

·         分子量

81.39

·         CAS登錄號(hào)

1314-13-2

·         EINECS登錄號(hào)

215-222-5

·         熔點(diǎn)

1975℃

·         水溶性

難溶于水

·         密度

5.606g·cm-3

·         外觀

白色固體

·         閃點(diǎn)

1436℃

·         應(yīng)用

白色顏料、印染、造紙、火柴及醫(yī)藥工業(yè)

·         安全性描述

S60 S61

·         危險(xiǎn)性符號(hào)

有害、危害環(huán)境

·         危險(xiǎn)性描述

R50/53 R20

·         危險(xiǎn)品運(yùn)輸編號(hào)

UN3077 9/PG 3

·         折射率

2.008~2.029n20/D

氧化鋅是鋅的氧化物，難溶于水，可溶于酸和強(qiáng)堿。它是白色固體，故又稱鋅白。它能通過(guò)燃燒鋅或焙燒閃鋅礦（硫化鋅）取得。在自然中，氧化鋅是礦物紅鋅礦的主要成分。雖然人造氧化鋅有兩種制造方法：由純鋅氧化或烘燒鋅礦石而成。氧化鋅作為添加劑在多種材料和產(chǎn)品有應(yīng)用，包括塑料、陶瓷、玻璃、水泥、潤(rùn)滑劑、油漆、軟膏、粘合劑、填隙材料、顏料、食品（ 補(bǔ)鋅劑）、電池、鐵氧體材料、阻燃材料和醫(yī)用急救繃帶等。

物理性質(zhì)

氧化鋅晶體有三種結(jié)構(gòu)：六邊纖鋅礦結(jié)構(gòu)、立方閃鋅礦結(jié)構(gòu)，以及比較罕見(jiàn)的氯化鈉式八面體結(jié)構(gòu)。纖鋅礦結(jié)構(gòu)在三者中穩(wěn)定性最高，因而最常見(jiàn)。立方閃      鋅礦結(jié)構(gòu)可由逐漸在表面生成氧化鋅的方式獲得。在兩種晶體中，每個(gè)鋅或氧原子都與相鄰原子組成以其為中心的正四面體結(jié)構(gòu)。八面體結(jié)構(gòu)則只曾在100億帕斯卡的高壓條件下被觀察到。

纖鋅礦結(jié)構(gòu)、閃鋅礦結(jié)構(gòu)有中心對(duì)稱性，但都沒(méi)有軸對(duì)稱性。晶體的對(duì)稱性質(zhì)使得纖鋅礦結(jié)構(gòu)具有壓電效應(yīng)和焦熱點(diǎn)效應(yīng)，閃鋅礦結(jié)構(gòu)具有壓電效應(yīng)。

纖鋅礦結(jié)構(gòu)的點(diǎn)群為6mm（國(guó)際符號(hào)表示），空間群是P63mc。晶格常量中，a = 3.25 埃，c = 5.2 埃；c/a比率約為1.60，接近1.633的理想六邊形比例。在半導(dǎo)體材料中，鋅、氧多以離子鍵結(jié)合，是其壓電性高的原因之一。

氧化鋅的硬度約為4.5，是一種相對(duì)較軟的材料。氧化鋅的彈性常數(shù)比氮化鎵等III-V族族半導(dǎo)體材料要小。氧化鋅的熱穩(wěn)定性和熱傳導(dǎo)性較好，而且沸點(diǎn)高，熱膨脹系數(shù)低，在陶瓷材料領(lǐng)域有用武之地。

在各種具有四面體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體材料中，氧化鋅有著最高的壓電張量。該特性使得氧化鋅成為機(jī)械電耦合重要的材料之一。

在室溫下，氧化鋅的能帶隙約為3.3 eV，因此，純凈的氧化鋅是無(wú)色透明的。高能帶隙為氧化鋅帶來(lái)?yè)舸╇妷焊?、維持電場(chǎng)能力強(qiáng)、電子噪聲小、可承受功率高等優(yōu)點(diǎn)。氧化鋅混入一定比例的氧化鎂或氧化鎘，會(huì)使能帶隙在3-4 eV之間變化。

即使沒(méi)有摻入任何其它物質(zhì)，氧化鋅具有N型半導(dǎo)體的特征。N型半導(dǎo)體特征曾被認(rèn)為與化合物原子的非整比性有關(guān)，而對(duì)純凈氧化鋅的研究則成為一個(gè)反例。使用鋁、鎵、銦等第III主族元素或氯、碘等鹵素可以調(diào)節(jié)其N型半導(dǎo)體性能。而要將氧化鋅制成P型半導(dǎo)體則存在一定的難度?？捎玫奶砑觿┌ㄤ?、鈉、鉀等堿金屬元素，氮、磷、砷等第V主族元素，銅、銀等金屬，但都需要在特殊條件下才具有效用。

化學(xué)性質(zhì)

氧化鋅主要以白色粉末或紅鋅礦石的形式存在。紅鋅礦中含有的少量錳元素等雜質(zhì)使得礦石呈現(xiàn)黃色或紅色。氧化鋅晶體受熱時(shí)，會(huì)有少量氧原子溢出（800 °C時(shí)溢出氧原子占總數(shù)0.007%），使得物質(zhì)顯現(xiàn)黃色。當(dāng)溫度下降后晶體則恢復(fù)白色。

當(dāng)溫度達(dá)1975 °C時(shí)氧化鋅會(huì)分解產(chǎn)生鋅蒸氣和氧氣。單質(zhì)碳可用于氧化鋅中鋅的還原，在高溫條件下發(fā)生反應(yīng)：

·　ZnO + C → Zn + CO

氧化鋅是一種兩性氧化物，難溶于水或乙醇，但可溶于大多數(shù)酸，例如鹽酸：

·　ZnO + 2HCl → ZnCl2 + H₂O

同時(shí)可以與強(qiáng)堿反應(yīng)生成可溶性鋅酸鹽，例如與氫氧化鈉反應(yīng)：

·　ZnO + 2NaOH + H2O → Na2[Zn(OH)4]

氧化鋅在脂肪酸中可發(fā)生緩慢的反應(yīng)，生成相應(yīng)的羧酸鹽，如油酸鹽和硬脂酸鹽。氧化鋅可以與硫化氫發(fā)生反應(yīng)，在工業(yè)生產(chǎn)中該反應(yīng)常用來(lái)除去混合氣體中的硫化氫：

·　ZnO + H2S → ZnS + H2O

氧化鋅與濃氯化鋅水溶液混合時(shí)生成堿式氯化鋅，具有類似水泥的硬化性質(zhì)，常用于牙科手術(shù)。氧化鋅和磷酸反應(yīng)生成的四水合磷酸鋅（Zn3(PO4)2·4H2O）也具有相同的性質(zhì)。

氧化鋅與鎂粉、鋁粉、氯化橡膠、亞麻籽油接觸會(huì)發(fā)生劇烈反應(yīng)，發(fā)生起火或爆炸的危險(xiǎn)。含有氧化鋅的軟膏與水混合暴露在紫外線光下則可產(chǎn)生過(guò)氧化氫。

間接法（法國(guó)）

純的金屬鋅在石墨坩堝中熔化后，在高于907℃（通常在1000℃左右）的溫度下蒸發(fā)形成鋅的蒸汽，蒸汽在空氣中被氧氣氧化產(chǎn)生氧化鋅，這個(gè)氧化過(guò)程會(huì)發(fā)出閃亮的光同時(shí)伴隨著溫度的降低，隨后氧化鋅顆粒通過(guò)一根冷卻傳送管被收集在一個(gè)集塵室里。這個(gè)合成方法是在1844年被法國(guó)人LeClaire普及推廣開(kāi)的，因此該法也被稱作法國(guó)法。此法得到的產(chǎn)品一般是平均尺寸0.1至幾個(gè)毫米的氧化鋅顆粒。按重量計(jì)，世界上大部分的氧化鋅是由這個(gè)方法制造的。

直接法（美國(guó)）

直接法以不純的含鋅化合物比如爐甘石或金屬鋅精煉后的副產(chǎn)物為原料的，原料先用碳（比如無(wú)煙煤）加熱還原生成鋅蒸汽，接著蒸汽用間接法氧化成氧化鋅。因?yàn)樵系募兌容^低，所以直接法得到的最終產(chǎn)物相比間接法的產(chǎn)品質(zhì)量要低一些。

化學(xué)濕法

一小部分的工業(yè)產(chǎn)品是以純的鋅鹽水溶液為原料通過(guò)化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生碳酸鋅或氫氧化鋅沉淀。沉淀經(jīng)過(guò)過(guò)濾、洗滌、干燥后在800°C左右的溫度下焙燒得到產(chǎn)品。