[發明專利]納米結構氧化鋅及其制備方法

無效

• 申請號: 200580047722.1
• 申請日: 2005-12-28
• 公開（公告）號: CN101151214A
• 公開（公告）日: 2008-03-26
• 發明（設計）人: K·韋拉;王添財;亨吉
• 申請（專利權）人: 納米科技創造私人有限公司
• 主分類號: C01G9/03
• 分類號: C01G9/03;C09C1/04
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 王健

技術領域

本發明涉及氧化鋅的制備方法，盡管不僅僅涉及但尤其涉及納米結構氧化鋅粉末的制備方法。

背景

氧化鋅已經廣泛地用于油漆、化妝品、涂料、電子設備、樹脂和纖維。氧化鋅的許多制備方法是已知的并且通常由作為起始材料的鋅金屬開始。通常，存在兩種不同的制備氧化鋅的方法。它們是濕化學方法和干/氣相化學方法。

干化學方法通常使用將金屬鋅粉末蒸發的熱源。蒸發的鋅粉與主要包含氧氣的加工氣體反應而形成氧化鋅。然后冷卻和收集所得的氧化鋅。這些方法通常屬于兩個區域：

a)將原材料預處理并投入熱源如爐子中。在環境的合適控制下產生氧化鋅的所需形態。這些通常是間歇法。

b)將原材料和加工氣體在線預處理，然后將它們″注入″反應器以完成所需反應。這也更可能是間歇法。

在一些干化學方法，如US5066475公開的干化學方法中，需要將金屬鋅粉末預處理，用一層氧化膜將它涂覆然后在包含分子氧的環境中將該表面氧化的粉末熱處理以產生晶須和四足氧化鋅。為了發生完全氧化以避免未反應的鋅污染最終產物，必須將體系的所需溫度維持。在一些干化學方法，如EP1215174公開的干化學方法中，使用若干加熱器獲得體系的所需溫度然后將溫度維持。這些加熱器為方法的不同階段所需要。在這一出版物中，惰性氣體首先穿過第一加熱器以提高其溫度，然后與金屬鋅粉末一起注入蒸發器。金屬鋅粉末蒸發，然后將蒸發器中的鋅蒸氣和惰性氣體的混合物輸入另一個加熱器以進一步加熱該混合物。這一混合物穿過噴嘴然后被注入反應器。同時，在又一個加熱器中將氧化性氣體加熱，然后將它引入該反應器。在這一方法中使用若干加熱器是為了確保金屬鋅粉末的完全氧化/反應。還為了確保連續操作和改進反應速度。為了提高從加熱器元件到原材料氣體的熱傳導，在這一現有技術中使用促進熱傳導的熱傳導性介質。然而，使用該熱傳導性介質(它與反應物物理接觸)將增加所得產物的可能雜質，因為引入了更多外來材料。

在上面描述的方法中，蒸發和氧化在不同的腔室中進行。在此類體系中，維持該體系的所需溫度以使蒸發和氧化進行完全可能是困難的。一個解決方案是使用若干適合的加熱器或熱維持設備以獲得或維持所需溫度。然而，由于需要將若干特制的加熱器用于操作，生產成本往往較高。

在JP05097597中，將從燃燒室產生的燃燒氣體(熱源)加入反應烘箱。來自燃燒氣體的熱使被注入反應腔室的熔融的鋅蒸發。所述蒸發的鋅與燃燒氣體反應而形成氧化鋅。在這一方法中，蒸發和氧化在同一個腔室中進行。使用反應烘箱來補充不充足的由燃燒區產生的熱將體系的溫度維持。然而，由于燃燒氣體產生的低溫，由此產生的氧化鋅的尺寸可能不具有所需的納米尺寸。此外，燃燒氣體是潛在的附加的雜質源。

發明的目的

因此，本發明目的是提供納米級氧化鋅的制備方法，該方法解決了上述缺點或者將至少為公眾提供有用的選擇。

發明概述

因此，在第一個方面中，本發明在于納米結構氧化鋅粉末的制備方法，該方法包括以下步驟：

a.將選自金屬鋅或鋅化合物的鋅源和包括氧化性氣體的加工氣體混合物(反應物)引入反應器，

b.同時在反應器中，將反應物加熱到有效使鋅蒸發和使所述反應物起反應的加工溫度以形成粉末產物，和

c.回收所述粉末產物。

優選地，所述方法是連續方法。

優選地，所述加工溫度為1200k-10,000K。

優選地，所述加工溫度為1500K-3800K。

優選地，所述鋅源是金屬鋅。

優選地，所述金屬鋅選自粉末鋅和鋅絲中的一種或兩種。

優選地，金屬鋅是鋅粉并且具有1毫米-1微米的平均顆粒尺寸。

優選地，所述金屬鋅粉末具有基本上5微米的平均顆粒尺寸。

優選地，所述平均鋅粉顆粒尺寸為基本上5微米。

優選地，所述氧化性氣體至少包含氧原子，并且其再結合勢能高于ZnO的形成。

優選地，所述氧化性氣體是氧氣。

優選地，所述氧化性氣體占加工氣體混合物的5wt％-95wt％。

優選地，所述氧化性氣體占加工氣體混合物的10wt％-60wt％。

優選地，所述加工氣體混合物包括惰性氣體和輔助氣體中的一種或多種。

優選地，所述加工氣體混合物除了氧氣之外還包括氬氣和氮氣以及氫氣。

優選地，所述加工氣體混合物包括氬氣和空氣。

優選地，使用熱源將反應物加熱到加工溫度。

優選地，所述反應器包括熱源。