[發(fā)明專利]一種多孔氧化鋅納米粉體及其制備方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810048417.X
• 申請(qǐng)日: 2008-07-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101318690A
• 公開(kāi)（公告）日: 2008-12-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 彭天右;呂紅金;江萍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C01G9/02
• 分類(lèi)號(hào): C01G9/02
• 代理公司: 武漢華旭知識(shí)產(chǎn)權(quán)事務(wù)所
• 代理人: 劉榮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明公開(kāi)了一種具有高光催化活性的多孔氧化鋅納米粉體及其制備方法，屬無(wú)機(jī)非金屬材料技術(shù)領(lǐng)域及納米金屬氧化物制備工藝技術(shù)和光催化技術(shù)領(lǐng)域。?

背景技術(shù)

納米氧化鋅具有表面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)和量子效應(yīng)，近年來(lái)發(fā)現(xiàn)其在催化、光學(xué)、磁性、力學(xué)等方面展現(xiàn)出許多特異功能，使其在陶瓷、化工、電子、光學(xué)、生物、醫(yī)藥等許多領(lǐng)域有重要的應(yīng)用價(jià)值，市場(chǎng)需求量不斷增長(zhǎng)。如在橡膠工業(yè)中，使用納米氧化鋅代替普通氧化鋅，可以大幅度提高材料的韌性、強(qiáng)度和延展性。在陶瓷工業(yè)中，使用納米氧化鋅可以使燒結(jié)溫度降低500℃左右，所得陶瓷制品的性能優(yōu)異、質(zhì)地致密，而且具有抗菌除臭和自潔的功能。在紡織工業(yè)中，把納米氧化鋅摻雜到異形截面的聚酯纖維或絲制品中，可以使所制得的纖維制品具有屏蔽紫外線的功能，而且還具有除臭、抗菌、消毒的奇特功能。最近研究表明，納米氧化鋅也表現(xiàn)出優(yōu)異的光催化降解有機(jī)污染物、殺菌、消毒等功能，而在光催化領(lǐng)域具有重要的潛在應(yīng)用價(jià)值。?

目前納米氧化鋅的制備已成為國(guó)內(nèi)外研究的一個(gè)熱點(diǎn)。包括CVD法、水解法、溶膠-凝膠法、沉淀法、微乳液法以及室溫固相反應(yīng)法等。已經(jīng)公開(kāi)的納米氧化鋅制備方法有：(1)美國(guó)專利US?09/266202公布了利用激光照射使鋅鹽熱解制備納米氧化鋅。該法對(duì)生產(chǎn)設(shè)備要求較高，而且生產(chǎn)工藝條件不易控制，不適宜工業(yè)化生產(chǎn)。(2)日本專利JP?02311314提出把硫化氫氣體通入鋅鹽和醋酸銨溶液中，然后用非水溶劑分散得到沉淀，在200～400℃脫氣后500～800℃處理，得到超細(xì)氧化鋅粉體。該法制備過(guò)程中多次高溫處理，生產(chǎn)成本高，不利于工業(yè)化生產(chǎn)。(3)中國(guó)專利CN?1556040A公布了一種均勻尺寸的納米氧化鋅制備方法，但該法使用大量的溴甲苯、溴苯酚等有機(jī)溶劑，毒性較大，污染環(huán)境，且成本較高。(4)中國(guó)專利CN?1166454A公開(kāi)了一種成核生長(zhǎng)分步進(jìn)行的液相制取超細(xì)氧化鋅的方法。首先在鋅鹽溶液中形成一個(gè)包覆氫氧化鋅膠粒的前驅(qū)體，利用氫氧化鋅與外層包覆物的不同分解溫度，使氧化鋅的成核與生長(zhǎng)分步進(jìn)行，制備納米氧化鋅。該法制備步驟較?多，周期長(zhǎng)。(5)中國(guó)專利CN?1657415A公開(kāi)了一種納米氧化鋅的制備方法。首先取可溶性鋅鹽，在微波輻射下采用均相沉淀法進(jìn)行反應(yīng)；然后對(duì)堿式碳酸鋅進(jìn)行真空干燥和球磨處理，再煅燒。最后再與表面改性劑、有機(jī)溶劑、分散劑混合進(jìn)行球磨，微波輻射對(duì)其進(jìn)行表面改性，得到納米氧化鋅。該方法使用微波輻射進(jìn)行均相沉淀，裝置復(fù)雜，耗能較多，操作麻煩。?

此外，多孔材料已廣泛應(yīng)用于工業(yè)吸附劑、光催化、色譜分離柱、催化劑及其載體等方面。然而，以上述方法制備的粉體通常為非孔納米或微米顆粒，比表面積較小，不利于其對(duì)降解目標(biāo)物的吸附和光催化性能的充分發(fā)揮；而且上述各種制備方法中，有的需要專用設(shè)備；有的工藝復(fù)雜；有的污染嚴(yán)重；有的產(chǎn)量低不利于工業(yè)化生產(chǎn)；且往往需要高溫煅燒提高晶化程度，但是高溫煅燒會(huì)導(dǎo)致顆粒尺寸增大和比表面積的減小，從而不利于高催化活性的多孔納米氧化鋅的制備。由此可見(jiàn)，制備具有多孔結(jié)構(gòu)和較高比表面積的氧化鋅材料將具有極大的應(yīng)用價(jià)值。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了克服上述納米氧化鋅制備方法存在的不足和缺陷，提供一種具有高光催化活性的多孔氧化鋅納米粉體及其制備方法，該方法成本低廉、操作工藝簡(jiǎn)單、不需要高溫煅燒過(guò)程，而且反應(yīng)原料易得。?

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的采用的技術(shù)方案是：一種多孔氧化鋅納米粉體，其粒徑分布為10～250nm，納米顆粒內(nèi)部為多孔結(jié)構(gòu)，粒子內(nèi)孔的孔徑分布為5～120nm。該粉體的制備方法包括以下步驟：(1)將六水合硝酸鋅溶于無(wú)水乙醇或去離子水中，磁力攪拌下加入1.8～2.2wt％的PEG?400混合均勻；然后將碳酸氫銨溶于去離子水和/或無(wú)水乙醇中；(2)在室溫、1000～1300r/min轉(zhuǎn)速的條件下，按硝酸鋅和碳酸氫銨的摩爾比為1∶2.5，將上述硝酸鋅乙醇溶液或硝酸鋅水溶液滴加到碳酸氫銨的去離子水和/或無(wú)水乙醇溶液中，得到白色沉淀前驅(qū)物；(3)離心分離，用0.8～1.1mol/L的碳酸氫銨水溶液洗滌前驅(qū)物3～5次，然后用無(wú)水乙醇洗滌3～5次，75～85℃干燥2～4小時(shí)得干燥前驅(qū)物；(4)向上述干燥前驅(qū)物中加入正丁醇，分散均勻后，115～120℃回流1～2h后，減壓蒸餾回收正丁醇，利用余熱蒸干固體，即得到多孔氧化鋅納米粉體。?