[發(fā)明專利]一種具有納米花狀微結(jié)構(gòu)的氧化鋅微球的制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210103631.7
• 申請日: 2012-04-10
• 公開（公告）號: CN102627312A
• 公開（公告）日: 2012-08-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郭守武;楊彥強(qiáng);吳海霞;楊永強(qiáng)
• 申請（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號: C01G9/02
• 分類號: C01G9/02;B82Y40/00
• 代理公司: 上?？剖⒅R產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 蔣亮珠

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種氧化物半導(dǎo)體材料的制備方法，具體是一種具有納米花狀微結(jié)構(gòu)的氧化鋅微球的制備方法。

背景技術(shù)

氧化鋅作為一種禁帶寬度為3.37eV的寬禁帶半導(dǎo)體材料，無毒，原料廉價易得，它具有優(yōu)異的壓電、光電及介電特性。其中納米氧化鋅在氣敏、光催化、抗菌及光電材料等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，但是其納米級的尺寸范圍，給回收帶來了困難，不利于循環(huán)使用，由此希望找到一種既能保持納米材料大部分性質(zhì)，又利于循環(huán)利用的氧化鋅產(chǎn)品。

ZnO納米片是一種易得到的納米結(jié)構(gòu)，在這種存在形式下，ZnO具有較大的表面積以及非常好的光化學(xué)活性。但是，在這種情況下，固液分離是非常困難的。此外，ZnO低的水力傳導(dǎo)性，使得納米ZnO粉末材料不能直接在工程應(yīng)用，必須將粉末材料加工成某種形狀之后(一般是顆粒狀)才能用于濾層吸附法等工業(yè)水處理過程中。但是傳統(tǒng)的成型過程往往是以犧牲ZnO的比表面積及催化活性為代價的。因此如果能夠合成出一種具有多尺度結(jié)構(gòu)的氧化鋅微球，即微結(jié)構(gòu)為納米級，而整體又是微米或者毫米級的材料，將有可能解決上述問題。目前，對于這種特殊結(jié)構(gòu)氧化鋅微米球的制備只有少量的報道。如中國專利(CN101249979B)報道了一種刺球狀氧化鋅的水浴制備方法，該水浴合成法需要超聲活化處理，溶液需要加水稀釋，水浴溫度要達(dá)到沸點(diǎn)且需攪拌，因此過程較為復(fù)雜，工程化放大不易；文獻(xiàn)(Journal?of?Crystal?Growth?282(2005)165-172)報道了類似的ZnO納米結(jié)構(gòu)，該方法采用無水乙醇為媒介的溶劑熱法，溶劑溫度190℃；中國專利(CN102249286A)報道了一種氧化鋅微米球的常壓水浴制備方法，經(jīng)過混合后的溶液需要在70℃的水浴中保溫10～24個小時，所得微米球只有表面有片層結(jié)構(gòu)，延伸性有限，不能最大化其比表面積；此外中國專利(CN102303896A)報道了一種空心花型微米結(jié)構(gòu)氧化鋅的制備方法，該方法需要將混合溶液攪拌0.1～2h，40℃到60℃預(yù)熱后，還需要在60℃～200℃下反應(yīng)1～48h。以上方法雖能制備出較符合條件的氧化鋅微米球，然而上述方法存在以下缺點(diǎn)：制備緩慢，工藝較復(fù)雜，由此帶來的影響就是費(fèi)時，制備的高成本，如果走上產(chǎn)業(yè)化的道路，就與國家所倡導(dǎo)的綠色環(huán)保經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)略相違背。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種快速簡便、耗能小、儀器設(shè)備簡單、產(chǎn)率高、重復(fù)性好、易于工業(yè)化生產(chǎn)的具有納米花狀微結(jié)構(gòu)的氧化鋅微球的制備方法。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：一種具有納米花狀微結(jié)構(gòu)的氧化鋅微球的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

(1)溶液的配制：將可溶性鋅鹽配制成鋅離子摩爾濃度為0.01～0.5mol/L的水溶液，將可溶性堿配制成氫氧根離子摩爾濃度為0.1～5mol/L的水溶液；

(2)溶液混合：在室溫下，可溶性鋅鹽水溶液與可溶性堿水溶液按照體積比為1∶10～10∶1，將可溶性鋅鹽的水溶液緩慢倒入可溶性堿的水溶液中，伴隨攪拌，得到澄清液；

(3)產(chǎn)物制備：將弱酸溶液快速倒入步驟(2)所得的澄清液中，弱酸溶液與澄清液的體積比為1∶10～10∶1，伴隨攪拌，得到含有大量產(chǎn)物的渾濁液，用去離子水和無水乙醇反復(fù)洗滌，并在烘箱中干燥得到最終產(chǎn)品。

所述的可溶性鋅鹽可以是醋酸鋅、硫酸鋅、硝酸鋅或氯化鋅的一種或者任意組合的幾種混合物，或者為上述鋅鹽的水合物的一種，或者為任意一種或幾種鋅鹽與任意一種或幾種鋅鹽水合物的混合物。

所述的可溶性堿是氫氧化鈉、氫氧化鉀中的一種或者兩種的混和物。

所述的室溫的溫度是指0～37℃。

所述的弱酸溶液是指酸的濃度范圍在0.025g/mL～0.1g/mL之間；弱酸是指戊二酸、油酸、甲苯-4-磺酸、草酸、一水合檸檬酸、硼酸、甘氨酸中的一種或幾種。

所述的弱酸為油酸時，采用無水乙醇溶解，且油酸和無水乙醇是按照體積比1∶10～10∶1的范圍內(nèi)進(jìn)行混合。

所述的烘箱的溫度為40～200℃，在烘箱中干燥的時間為2～48h。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明以可溶性鋅鹽為鋅源，以堿和弱酸為輔料，分別配制成一定濃度的溶液后，將鋅鹽水溶液與堿溶液按一定體積比混合得到澄清溶液，利用一定濃度范圍的弱酸溶液改變體系平衡，快速簡便得到具有納米花狀微結(jié)構(gòu)的氧化鋅微球產(chǎn)物。無需超聲活化、額外預(yù)熱，且該方法快速簡便，生產(chǎn)周期短，無需昂貴的設(shè)備投入，無污染，綠色環(huán)保，后處理方便，只需使用弱酸，可選擇的范圍廣泛。反應(yīng)環(huán)境溫和，更便于工業(yè)化生產(chǎn)。