[發明專利]溶膠-凝膠輔助水熱法制備不同微觀形貌氧化鋅的方法

無效

• 申請號: 201210243681.5
• 申請日: 2012-07-16
• 公開（公告）號: CN102730747A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發明（設計）人: 婁向東;趙曉華;李萌;王曉兵;婁飛健
• 申請（專利權）人: 河南師范大學
• 主分類號: C01G9/02
• 分類號: C01G9/02
• 代理公司: 新鄉市平原專利有限責任公司 41107
• 代理人: 于兆惠

技術領域

本發明涉及制備氧化鋅的方法，特別是一種溶膠-凝膠輔助水熱法制備不同微觀形貌氧化鋅的方法。

背景技術

氧化鋅是一種新型多功能精細無機材料，廣泛應用于壓敏電阻、壓電材料、氣體傳感器、紫外線屏蔽材料、光催化材料等領域。由于材料的結構（微結構）、尺寸和形貌等因素材料的性能及應用具有重要的影響，因此對無機材料形貌控制的研究具有重要意義。目前，基于水熱合成的方法可以制備出特定形貌的氧化鋅，為了有效控制氧化鋅的形貌及尺寸，水熱合成過程中需要添加表面活性劑、配合劑或者其他輔助劑。這些添加劑一般為高分子有機化合物、有機小分子化合物或無機模板劑等。這些添加劑可以起到模板劑、穩定劑、分散劑的作用。但是，添加劑的使用存在諸多問題有待改進：一方面，添加劑在反應過程中只起到調控氧化鋅形貌及尺寸的作用而不是制備氧化鋅所必需的原料，在氧化鋅合成后期往往需要通過高溫煅燒、溶劑萃取等方法將這些添加劑除去，因此添加劑的使用使合成工藝復雜、后期分離難度增大，成本升高且易對環境造成污染；另一方面，一種添加劑往往只能調控和合成1~2種不同形貌的氧化鋅，要合成多種不同形貌的氧化鋅，通常需要選擇不同的合成方法，并且選擇不同的添加劑進行反應。因此，有待于發明一些環境友好、經濟實用且能夠有效調控氧化鋅形貌的制備方法。

發明內容

本發明的目的是提供了一種操作簡單，易于控制的制備不同微觀形貌氧化鋅的方法。

本發明的技術方案是：一種溶膠-凝膠輔助水熱法制備不同微觀形貌氧化鋅的方法，其特征在于步驟如下：（1）溶膠-凝膠過程：將鋅鹽溶液與檸檬酸溶液以摩爾比為n（鋅鹽）：n（檸檬酸）=?1:1~1:5?的比例混合，在60~90℃溫度下加熱攪拌至溶膠狀態，90~120℃溫度下干燥至凝膠狀態；（2）調節溶液pH值：將氫氧化鈉溶液滴加至凝膠中，調節溶液的pH?值至12~14；（3）水熱過程：將上述pH值的懸濁液移到水熱反應釜中，在90~150℃溫度下反應4~20h；（4）將沉淀過濾，洗滌，90~120℃溫度下干燥，即可得到不同微觀形貌的氧化鋅產品。本發明所述的鋅鹽溶液可以是氯化鋅溶液、硫酸鋅溶液、醋酸鋅溶液或硝酸鋅溶液。

本發明利用環境友好，價廉易得的試劑檸檬酸作為添加劑，通過控制鋅鹽、檸檬酸與氫氧化鈉三種原料的配比與反應溫度及時間，利用溶膠-凝膠輔助的水熱過程，合成了棒狀、球狀、六棱柱狀、梭狀、棒花狀、片花狀六種不同微米結構的氧化鋅。本發明具有以下優點：參與反應的原料簡單易得、反應條件溫和、后續處理過程簡便、成本低且對環境無污染。

附圖說明??????

圖1是本發明實施例1制備的棒狀微米結構氧化鋅的掃描電鏡圖。

圖2是本發明實施例2制備的六棱柱狀微米結構氧化鋅的掃描電鏡圖。

圖3是本發明實施例3制備的球狀微米結構氧化鋅的掃描電鏡圖。

圖4是本發明實施例4制備的片花狀微米結構氧化鋅的掃描電鏡圖。

圖5是本發明實施例5制備的片花狀微米結構氧化鋅的掃描電鏡圖。

圖6是本發明實施例6制備的棒花狀微米結構氧化鋅的掃描電鏡圖。

圖7是本發明實施例7制備的梭狀微米結構氧化鋅的掃描電鏡圖。

圖8是本發明實施例8制備的片花狀微米結構氧化鋅的掃描電鏡圖。

具體實施方式

實施例1

將硝酸鋅溶液與檸檬酸溶液以摩爾比為n（硝酸鋅）：n（檸檬酸）=?1:1?的比例混合，在60℃溫度下加熱攪拌至溶膠狀態，90℃溫度下干燥至凝膠狀態；將氫氧化鈉溶液滴加至凝膠中，調節溶液的pH值至13；將此懸濁液移入水熱反應釜中，在110℃溫度下反應20h，將沉淀過濾，洗滌，90℃溫度下干燥，即得到棒狀微米結構的氧化鋅。

實施例2

將硝酸鋅溶液與檸檬酸溶液以摩爾比為n（硝酸鋅）：n（檸檬酸）=?1:2?的比例混合，在70℃溫度下加熱攪拌至溶膠狀態，90℃溫度下干燥至凝膠狀態；將氫氧化鈉溶液滴加至凝膠中，調節溶液的pH值至12；將此懸濁液移入水熱反應釜中，在120℃溫度下反應12h，將沉淀過濾，洗滌，100℃溫度下干燥，即得到六棱柱狀微米結構的氧化鋅。

實施例3