[發(fā)明專利]一種利用自蔓延高溫反應(yīng)合成氧化鋅納米帶的方法及裝置

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210285991.3
• 申請(qǐng)日: 2012-08-13
• 公開（公告）號(hào): CN102757086A
• 公開（公告）日: 2012-10-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張國(guó)棟;劉聰;劉錦;謝丹;徐雅柔
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢大學(xué)
• 主分類號(hào): C01G9/03
• 分類號(hào): C01G9/03;B82Y30/00
• 代理公司: 武漢科皓知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 張火春

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及納米材料合成領(lǐng)域，具體涉及一種利用自蔓延高溫反應(yīng)合成氧化鋅納米帶的方法及裝置。

背景技術(shù)

近十年來(lái)，隨著納米技術(shù)的高速發(fā)展，納米材料的應(yīng)用越來(lái)越廣。納米氧化鋅是一種多功能性的新型無(wú)機(jī)材料，其顆粒大小約在1～100納米。由于晶粒的細(xì)微化，其表面電子結(jié)構(gòu)和晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，產(chǎn)生了宏觀物體所不具有的表面效應(yīng)、體積效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)和宏觀隧道效應(yīng)以及高透明度、高分散性等特點(diǎn)。近年來(lái)發(fā)現(xiàn)它在催化、光學(xué)、磁學(xué)、力學(xué)等方面展現(xiàn)出許多特殊功能，使其在汽車、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，具有普通氧化鋅所無(wú)法比較的特殊性和用途。納米氧化鋅在工業(yè)領(lǐng)域可用于紫外光遮蔽材料、抗菌劑、熒光材料、光催化材料等。由于納米氧化鋅一系列的優(yōu)異特性和十分誘人的應(yīng)用前景，因此研發(fā)納米氧化鋅已成為許多科技人員關(guān)注的焦點(diǎn)。

納米氧化鋅的制備技術(shù)國(guó)內(nèi)外有不少研究報(bào)道，大體分為三類：固相法、液相法、氣相法。固相法也稱固相化學(xué)反應(yīng)法，這種方法具有無(wú)需溶劑、轉(zhuǎn)化率高、工藝簡(jiǎn)單、能耗低、反應(yīng)條件易控制的特點(diǎn)，但反應(yīng)往往進(jìn)行不完全或過(guò)程中可能出現(xiàn)液化現(xiàn)象。液相法主要包括化學(xué)沉淀法、超重力法、溶膠—凝膠法和水熱法等。其中最常見的是均勻沉淀法，此方法反應(yīng)過(guò)程簡(jiǎn)單，成本低，能避免雜質(zhì)共沉淀，但是反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，能耗高，產(chǎn)率低，還普遍存在陰離子洗滌繁雜的問(wèn)題。氣相法主要有激光誘導(dǎo)化學(xué)氣相沉淀法、氣相反應(yīng)合成法、化學(xué)氣相氧化法等，氣相法的優(yōu)點(diǎn)在于產(chǎn)品分散性好，但是對(duì)反應(yīng)設(shè)備要求較高，氣相法在國(guó)內(nèi)還處于小試階段。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有方法合成氧化鋅納米帶的各種不便，本發(fā)明提供了一種利用自蔓延高溫反應(yīng)合成氧化鋅納米帶的方法及裝置。

本發(fā)明解決該技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：

一、一種利用自蔓延高溫反應(yīng)合成氧化鋅納米帶的方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟一、按下述質(zhì)量百分比稱取原料

Al粉：18%-20%；CuO粉：29%-39%；ZnO粉：?41%-53%；

步驟二、將上步稱取的原料混合均勻制得混合粉末，將混合粉末放入反應(yīng)容器中，利用引火粉引燃混合粉末；

步驟三、收集氧化鋅納米帶。

作為本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案：

所述步驟一中各原料的各原料質(zhì)量百分比為Al粉：18%；CuO粉：34%；ZnO粉：48%；

所述的Al粉、CuO粉、ZnO粉的粒徑為50-200目。

二、一種利用自蔓延高溫反應(yīng)合成氧化鋅納米帶的方法的裝置，包括內(nèi)設(shè)產(chǎn)物收集板⑿的爐蓋⑴和設(shè)置有底座⑶、反應(yīng)容器⑹、點(diǎn)火裝置⑼的爐體⑵，其特征在于：所述爐蓋⑴和爐體⑵之間設(shè)有散熱組件⑽。

作為優(yōu)選項(xiàng)：

1、所述散熱組件⑽由兩塊以上平行放置的石墨散熱片⑸組合而成，且相鄰石墨散熱片⑸的間距為1-2cm。

2、所述石墨散熱片⑸的厚度為1-2cm。。

3、所述產(chǎn)物收集板⑿為兩塊以上平行放置的平板或波紋板。

4、所述的反應(yīng)容器是自帶通錐孔的石墨反應(yīng)器。

5、所述的反應(yīng)容器上方的收集裝置的半徑與反應(yīng)容器高度相當(dāng)。

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與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)和有益效果：

1）本發(fā)明方法簡(jiǎn)單，對(duì)反應(yīng)設(shè)備要求低，制備工序少，工藝簡(jiǎn)單，操作方便，反應(yīng)條件易控制，低能耗，成本低而且便于一次大量生產(chǎn)。

2）本發(fā)明制得的單晶氧化鋅納米帶具有高純度，粒徑分布均勻等優(yōu)點(diǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1是實(shí)施例1中合成產(chǎn)物的X射線衍射圖；

圖2是實(shí)施例1中合成產(chǎn)物的掃描電子顯微鏡照片；

圖3是本發(fā)明合成裝置的示意圖。

其中：1為爐蓋，2為爐體，3為底座，4為進(jìn)氣口，5為石墨散熱片，6為反應(yīng)容器，7為集渣槽，8為紙墊片，9為點(diǎn)火裝置，10為散熱組件，11為反應(yīng)粉末，12為產(chǎn)物收集板。

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具體實(shí)施方式

本發(fā)明是基于自蔓延高溫反應(yīng)來(lái)制備氧化鋅納米帶，在反應(yīng)過(guò)程中利用高溫氧化還原反應(yīng)熱作為熱源來(lái)制備氧化鋅納米帶。

本發(fā)明通過(guò)如下方式實(shí)現(xiàn)：