專利名稱：一種棒形氧化鋅納米晶的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無機(jī)功能材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及ー種棒形氧化鋅納米晶的制備方法。
背景技術(shù)：
納米材料由于具有表面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)、宏觀量子隧道效應(yīng)等納米效應(yīng)而表現(xiàn)出與常規(guī)體材料不同的奇異特性，在國防、航空航天、生物醫(yī)藥、化工、信息等行業(yè)具有極大的應(yīng)用潛力，因而成為國內(nèi)外的研究、應(yīng)用熱點。氧化鋅納米晶體是ー種新型高功能精細(xì)無機(jī)產(chǎn)品，隨著尺寸的減小，其在光學(xué)、磁學(xué)、力學(xué)、電學(xué)等方面表現(xiàn)出許多特殊功能，使其在功能陶瓷、電子、光致發(fā)光、光催化降解、生物醫(yī)藥、紫外線屏蔽等眾多領(lǐng)域具有重大的應(yīng)用價值而引起人們極大的研究熱情。氧化鋅納米晶體的形貌與尺寸對其性能有著巨大的影響，不同的制備エ藝所得到的氧化鋅納米晶體具有不同的形貌及尺寸，彼此之間相差甚大，故其形貌與尺寸的控制也是人們關(guān)注的焦點。目前已報道的形貌有花狀、棒形、球狀、管狀、
片狀、環(huán)狀等，所采用的制備方法有Sol-gel法、熱分解法、化學(xué)氣相沉積法、水熱合成法、直接沉淀法、均勻沉淀法、物理粉碎法等?，F(xiàn)有的氧化鋅粒形納米粉體的制備方法，該方法先在6 15°C的條件下將氫氧化鈉溶液加入鋅鹽水溶液中以制備氫氧化鋅膠體沉淀，將氫氧化鋅膠體放入甲苯、環(huán)己烷等溶劑中打漿后加入模板劑，然后以特定的速率升溫至16(T20(TC或36(T400°C，恒溫反應(yīng)一定時間后冷卻、洗滌，得到粒形氧化鋅納米晶體。該方法過程繁復(fù)，溫度不易控制，需采用甲苯等有機(jī)溶剤，對環(huán)境不利。現(xiàn)有的氧化鋅納米晶體的制備方法，該方法采先將氨水溶液滴加到硫酸鋅溶液中，再向混合溶液中加入碳酸氫銨溶液，將得到的ZnCO3* Zn(OH)2洗滌、分離、干燥后在15(T600°C下煅燒I. 5^2. 5小吋，即得氧化鋅納米晶體粉體。該方法所得氧化鋅尺寸及形貌不易控制，且需采用硅烷或硬脂酸作表面修飾劑?，F(xiàn)有的棒形氧化鋅納米晶體的制備方法，該方法先將ー定比例的金屬鋅鹽溶液和醇胺化合物溶液同時注入到6(T10(TC的水中，陳化一定時間后洗滌、分離即得棒形氧化鋅納米晶體。該方法操作不便，需采用ニこ醇胺等有機(jī)溶劑，所的產(chǎn)物尺寸均勻性不易保證、エ藝成本高、對環(huán)境保護(hù)不利。現(xiàn)有的氧化鋅納米晶體粉體的制備方法，該方法先將硬脂酸鈉、十二烷基硫酸鈉等分散劑加入鋅鹽溶液中得到混合溶液，然后在200(T5000rpm的攪拌速度下向混合溶液中滴加碳酸鹽溶液進(jìn)行前驅(qū)體的水熱合成反應(yīng)，將所得懸浮液過濾，濾餅洗滌、干燥、煅燒、研磨后即得氧化鋅納米晶體粉體。該方法過程繁復(fù)，需采用有機(jī)分散劑，所得產(chǎn)物形貌不易控制，尺寸均勻性不易保障。以上所述氧化鋅納米晶體的制備方法，エ藝過程普遍較繁復(fù)、產(chǎn)物形貌不均勻，尺寸不易控制，同時因為修飾劑、有機(jī)醇胺等化合物的引入對環(huán)境保護(hù)不利，不適于產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種棒形氧化鋅納米晶的制備方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)中，エ藝過程普遍較繁復(fù)、產(chǎn)物形貌不均勻，尺寸不易控制，同時因為修飾劑、有機(jī)醇胺等化合物的弓I入對環(huán)境保護(hù)不利的問題。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種棒形氧化鋅納米晶的制備方法，按照以下步驟實施步驟I、在彡25°C的室溫下將0. 00rimol/L的氨水溶液滴加到0. 001 lmol/L的鋅鹽水溶液中至pH=7 8，滴加速度控制在2 4mL/min，充分反應(yīng)0. 5 Ih后，用水洗滌，離心分離，得到無定形氫氧化鋅；步驟2、將步驟I所得的無定形氫氧化鋅配制成0. OOf lmol/L的分散體系，然后加 入0. 00rimol/L的氫氧化鉀溶液，混合溶液的摩爾比控制為KOH = Zn(OH)2=I (0. 5 6)，混合溶液的PH控制為14 ;在75、5°C下再將該混合溶液恒溫反應(yīng)2 8h，所得沉淀用水洗滌、離心分離，在40 100で干燥8 24h后，即得到棒形氧化鋅納米晶體。本發(fā)明的有益效果是I)該方法采用濕化學(xué)合成技術(shù)，不需要使用任何表面活性劑及有機(jī)添加剤，無污染、對環(huán)境友好。2)該方法不需要特殊的基底與模板，在溶液中直接通過化學(xué)反應(yīng)合成。3)該方法得到的產(chǎn)物為棒形氧化鋅納米晶體，7^25nm,長度約為12 100nm。4)其光催化降解燃料(甲基橙水溶液)性能顯著優(yōu)于常規(guī)方法制備的ZnO納米晶，光催化速率常數(shù)在同條件下測試提高150200%以上5)其光致發(fā)光性能顯著優(yōu)于常規(guī)方法制備的粒形ZnO納米晶，其紫外吸收波段約為30(T400nm，光致發(fā)光為38(T620nm寬發(fā)射波段，特征峰位于約384nm和570nm。


圖I為本發(fā)明實施例I所得產(chǎn)物棒形氧化鋅納米晶體的TEM電鏡照片；圖2為本發(fā)明實施例I所得產(chǎn)物棒形氧化鋅納米晶體的XRD圖譜；圖3為本發(fā)明實施例2所得產(chǎn)物棒形氧化鋅納米晶體的TEM電鏡照片；圖4為本發(fā)明實施例2所得產(chǎn)物棒形氧化鋅納米晶體的光致發(fā)光PL譜；圖5為本發(fā)明實施例3所得產(chǎn)物棒形氧化鋅納米晶體的TEM電鏡照片；圖6為本發(fā)明實施例3所得產(chǎn)物棒形氧化鋅納米晶體的光致發(fā)光PL譜；圖7為本發(fā)明實施例4所得產(chǎn)物棒形氧化鋅納米晶體的TEM電鏡照片；圖8為本發(fā)明實施例4所得產(chǎn)物棒形氧化鋅納米晶體的SEM電鏡照片。
具體實施例方式本發(fā)明的棒形氧化鋅納米晶的制備方法，按照以下步驟實施步驟I、在彡25°C的室溫下將0. 00rimol/L的氨水溶液滴加到0. 00廣lmol/L的鋅鹽水溶液中至pH=7 8，滴加速度控制在2 4mL/min，充分反應(yīng)0. 5 Ih后，用水洗滌，離心分離，得到無定形氫氧化鋅；步驟2、將步驟I所得的無定形氫氧化鋅配制成0. OOf lmol/L的分散體系，然后加A 0. 00rimol/L的氫氧化鉀溶液，混合溶液的摩爾比控制為KOH = Zn(OH)2=I (0. 5 6)，混合溶液的PH控制為14 ;在75、5°C下再將該混合溶液恒溫反應(yīng)2 8h，所得沉淀用水洗滌、離心分離，在40 100で干燥8 24h后，即得到棒形氧化鋅納米晶體，棒徑為15 30nm，棒長為50 lOOnm。所述的鋅鹽選用氯化鋅(ZnCl2)、硝酸鋅(Zn (NO3)2)、硫酸鋅(ZnS04)、こ酸鋅(ZnAc2)之一，或其水合物(如 Zn (NO3)2 6H20、ZnSO4 7H20、ZnAc2 2H20)之一。上述制備過程中所采用的水為去離子水、純凈水或蒸餾水。本發(fā)明方法的反應(yīng)原理為，無機(jī)鋅鹽在室溫大氣條件下和氨水反應(yīng)，形成無定形的氫氧化鋅沉淀，再通過大氣條件下的氫氧化鉀強(qiáng)堿性水溶液環(huán)境下的恒溫脫水反應(yīng)，得到具有納米尺度棒形ZnO晶體，其化學(xué)反應(yīng)過程如式(I)、式(2)所示
/n +011~ ^Zn(OH)2 丨無定形剛(I)
權(quán)利要求
1.一種棒形氧化鋅納米晶的制備方法，其特征在于，按照以下步驟實施 步驟I、在彡25°C的室溫下將0. 00rimol/L的氨水溶液滴加到0. OOf lmol/L的鋅鹽水溶液中至pH=7 8，滴加速度控制在2 4mL/min，充分反應(yīng)0. 5 Ih后，用水洗滌，離心分離，得到無定形氫氧化鋅； 步驟2、將步驟I所得的無定形氫氧化鋅配制成0. 00rimol/L的分散體系，然后加入0. OOflmol/L的氫氧化鉀溶液，混合溶液的摩爾比控制為KOH: Zn (OH)2=I (0. 5 6)，混合溶液的PH控制為14 ;在75、5°C下再將該混合溶液恒溫反應(yīng)2 8h，所得沉淀用水洗滌、離心分離，在40 100で干燥8 24h后，即得到棒形氧化鋅納米晶體。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的棒形氧化鋅納米晶的制備方法，其特征在于所述的鋅鹽選用氯化鋅、硝酸鋅、硫酸鋅、こ酸鋅、Zn(NO3)2 6H20、ZnSO4 7H20或ZnAc2 2H20之一。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的棒形氧化鋅納米晶的制備方法，其特征在于所述的水為去離子水、純凈水或蒸餾水。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的棒形氧化鋅納米晶的制備方法，其特征在于所述的步驟2中的棒形氧化鋅納米晶體，棒徑為15 30nm,棒長為50 100nm。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種棒形氧化鋅納米晶的制備方法，按照以下步驟實施，步驟1、在室溫下將氨水溶液滴加到鋅鹽水溶液中，充分反應(yīng)后，用水洗滌，離心分離，得到無定形氫氧化鋅；步驟2、將步驟1所得的無定形氫氧化鋅配制成分散體系，然后加入氫氧化鉀溶液；再將該混合溶液恒溫反應(yīng)，所得沉淀用水洗滌、離心分離，干燥后，即得到棒形氧化鋅納米晶體。本發(fā)明的方法，所得產(chǎn)物為棒形氧化鋅納米晶體，尺寸小、比表面積大、納米效應(yīng)顯著，光致發(fā)光、光催化降解等性能優(yōu)異；制備工藝簡潔、產(chǎn)率高，不需要任何模板或特殊基底，無需化學(xué)添加劑，無污染、低能耗。
文檔編號B82Y30/00GK102795659SQ20121026704
公開日2012年11月28日 申請日期2012年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月30日
發(fā)明者張衛(wèi)華, 夏培康, 張博華 申請人:西安理工大學(xué)