本申請涉及無機化工材料制備領(lǐng)域，具體地，涉及一種基于ε-氫氧化鋅低溫前驅(qū)體的氧化鋅晶須濕法制備方法。

背景技術(shù)：

1、中國是鋅資源儲量第二大國和全球最大的鋅生產(chǎn)國，鋅冶金工業(yè)的產(chǎn)能不斷擴張，但主要以金屬鋅、無定型氧化鋅和無機鋅鹽為主。鋅冶金工業(yè)存在產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)單一、產(chǎn)業(yè)附加值較低等問題。金屬鋅的工業(yè)制品中，具有特定晶型結(jié)構(gòu)的氧化鋅作為工業(yè)制品的附加值高、用途廣泛，是高附加值利用鋅資源的方向之一。氧化鋅的晶體結(jié)構(gòu)由鋅、氧原子沿c軸交替堆疊而成，極性面在眾多低指數(shù)晶面中具有最高的表面能，使其易沿c軸一維生長。因此，氧化鋅具有彈性模量高，拉升強度大的特點，可作為高端化工助劑與塑料、橡膠、涂料、合金等復(fù)合起增強、抗靜電、抗菌、吸波等作用。氧化鋅還是一種具有3.37ev的禁帶寬度與60mev的電子激發(fā)能壘的半導(dǎo)體材料，也可用于太陽能電池、納米機電、傳感、場發(fā)射、激光等先進器件，被應(yīng)用于生產(chǎn)氣敏材料、光電材料和催化材料。因此，氧化鋅材料有待進一步開發(fā)和應(yīng)用。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本申請包括一種基于ε-氫氧化鋅低溫前驅(qū)體的氧化鋅晶須濕法制備方法。

2、在本申請的第一方面，本申請?zhí)岢隽艘环N制備ε-氫氧化鋅的方法，包括：將分散劑與鋅鹽水溶液按質(zhì)量比(0.001-0.05):1進行混合處理，以得到分散鋅鹽水溶液；將所述分散鋅鹽水溶液滴加至無機堿水溶液中，并進行混合處理，其中，所述鋅鹽水溶液的溶質(zhì)與所述無機堿水溶液的溶質(zhì)的摩爾比為1:(1-4)，反應(yīng)時間為0.5h-2h，以得到所述ε-氫氧化鋅。

3、本申請?zhí)岢龅闹苽洇?氫氧化鋅的方法，通過對分散劑、鋅鹽、無機堿的投料比和反應(yīng)速率進行控制，使得鋅鹽和無機堿反應(yīng)生成具有斜方晶型的ε-氫氧化鋅。相比于無定型的氫氧化鋅，晶體結(jié)構(gòu)使得ε-氫氧化鋅在強堿中化學(xué)穩(wěn)定性較高，堿溶性較好，有利于對其進一步加工處理。

4、在一些實施例中，所述鋅鹽水溶液的摩爾濃度為1mol/l-4mol/l。

5、在一些實施例中，所述無機堿水溶液的摩爾濃度為1mol/l-4mol/l。

6、在一些實施例中，所述鋅鹽水溶液的溶質(zhì)包括硝酸鋅、硫酸鋅、醋酸鋅、氯化鋅中的至少一種。由此，可提供溶液中的zn2+。

7、在一些實施例中，所述無機堿水溶液的溶質(zhì)包括氫氧化鈉、氫氧化鉀、氨氣中的至少一種。由此，可提供溶液中的oh-，以生成ε-氫氧化鋅。

8、在一些實施例中，所述混合處理的攪拌速度為300rpm-600rpm。由此，使得反應(yīng)過程中zn2+與oh-充分分散，有利于ε-氫氧化鋅分散生成。

9、在一些實施例中，所述混合處理的溫度為5℃-25℃。由此，所述混合處理可實現(xiàn)產(chǎn)物的高穩(wěn)定性和高溶解性。

10、在一些實施例中，所述分散劑包括十二烷基磺酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉、十六烷基三甲基溴化銨、乙酸和乙二胺四乙酸、聚乙二醇中的至少一種。由此，可控制形成ε-氫氧化鋅的晶體結(jié)構(gòu)。由此，通過分散劑與zn2+之間的絡(luò)合作用和阻隔作用，將zn2+在溶液中充分分散。

11、在本申請的第二方面，本申請?zhí)岢隽艘环N制備氧化鋅晶須的方法，包括：將ε-氫氧化鋅與堿溶液混合，以得到氫氧化鋅漿液，其中，所述ε-氫氧化鋅采用本申請?zhí)岢龅闹苽洇?氫氧化鋅的方法得到，所述氫氧化鋅漿液的固體質(zhì)量分數(shù)為12％-30％；將形貌控制劑、促溶劑、所述氫氧化鋅漿液進行混合處理，以得到晶須生長漿液；對所述晶須生長漿液進行晶須生長處理，以得到所述氧化鋅晶須。

12、本申請?zhí)岢龅闹苽溲趸\晶須的方法，利用低溫ε-氫氧化鋅在強堿中化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，且在水中溶解度較小，與堿溶液混合后，可在堿溶液中達到較高的固體質(zhì)量分數(shù)。利用形貌控制劑、促溶劑對氧化鋅晶須生成的控制作用，ε-氫氧化鋅轉(zhuǎn)變?yōu)檠趸\，并進一步生成一維取向的氧化鋅晶須。以所述方法制備氧化鋅晶須，可實現(xiàn)的較高的制備效率，使得鋅元素原料的利用率較高。

13、在一些實施例中，所述促進劑與所述ε-氫氧化鋅的質(zhì)量比為(0.001-0.16):1。

14、在一些實施例中，所述形貌控制劑與所述ε-氫氧化鋅的質(zhì)量比為(0.001-0.16):1。

15、在一些實施例中，所述堿溶液的摩爾濃度為0.1mol/l-1mol/l。

16、在一些實施例中，所述晶須生長處理的溫度為60℃-150℃，所述晶須生長處理的時間為0.5h-3h。由此，在較低溫度下，可實現(xiàn)氧化鋅晶須的生長。

17、在一些實施例中，所述形貌控制劑包括聚乙醇、聚乙烯醇、十二烷基磺酸鈉、十六烷基三甲基溴化胺、十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉、聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙烯酰胺、聚苯乙烯硫磺酸鈉中的至少一種。由此，可抑制氧化鋅在徑向上的晶須生長，以獲得一維取向的氧化鋅晶須。

18、在一些實施例中，所述促溶劑包括氯化銨、氯化鈉、硫酸銨、碳酸銨中的至少一種。

19、在本申請的第三方面，本申請?zhí)岢隽艘环N氧化鋅晶須，采用本申請?zhí)岢龅闹苽溲趸\晶須的方法制備得到。

技術(shù)特征：

1.一種制備ε-氫氧化鋅的方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，

4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項所述的方法，其特征在于，

5.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項所述的方法，其特征在于，

6.一種制備氧化鋅晶須的方法，其特征在于，包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，

8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的方法，其特征在于，

9.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的方法，其特征在于，

10.一種氧化鋅晶須，其特征在于，采用權(quán)利要求6-9任一項所述的方法制備得到。

技術(shù)總結(jié)
本申請公開了一種基于ε?氫氧化鋅低溫前驅(qū)體的氧化鋅晶須濕法制備方法，屬于無機化工材料制備技術(shù)領(lǐng)域。本申請以無機鋅鹽和無機堿為原料，采用兩步法，首先在5℃?25℃將含有分散劑的鋅鹽溶液逐滴滴加至無機堿液中，合成高分散堿溶性良好的ε?氫氧化鋅前驅(qū)體，過濾洗滌后將其以12％?30％的固含率投加入到無機堿液中，然后利用促溶劑和形貌調(diào)控劑的協(xié)同作用在60℃?150℃低溫水熱條件下反應(yīng)0.5?3小時，通過堿溶轉(zhuǎn)化法制得平均長度2?15微米、平均直徑100?500納米、長徑比15?80和主含量氧化鋅大于98％氧化鋅晶須。該方法工藝簡單、成本低廉、高效易控、鋅收率高(≥95％)，為濕法氧化鋅晶須制備提供了一條溫和高效的新途徑。

技術(shù)研發(fā)人員：向蘭,林舒宇
受保護的技術(shù)使用者：清華大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2