[發(fā)明專利]一種納米棒組裝的氧化鋅/硅酸鋅核殼型超結構的合成方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310585622.0
• 申請日: 2013-11-20
• 公開（公告）號: CN104649312A
• 公開（公告）日: 2015-05-27
• 發(fā)明（設計）人: 孫彥剛;張文龍;蔡麗媛;丁德潤;饒品華;張文啟
• 申請（專利權）人: 上海工程技術大學
• 主分類號: C01G9/02
• 分類號: C01G9/02;C01B33/20;B82Y30/00
• 代理公司: 上?？剖⒅R產(chǎn)權代理有限公司 31225
• 代理人: 葉敏華

技術領域

本發(fā)明屬于納米材料技術領域，尤其是涉及一種納米棒組裝的氧化鋅／硅酸鋅核殼型超結構的合成方法。?

背景技術

納米材料的成分、形貌、尺寸以及組成單元的微／納米結構決定材料的物理、化學性質，通過控制材料組成單元的形貌，進而控制材料的性能一直是材料學家關注的熱點之一。設計與可控制備不同成分的特定微／納米結構、并用其構筑超結構材料，可讓其具有不同于單個組裝單元的、優(yōu)異的性能。為此，發(fā)展合理的方法將不同成分的基本建筑單元構筑成核殼型的微／納米超結構材料，一直是實現(xiàn)材料功能化與推進實際應用的關鍵之一。?

由于半導體無機核殼型超結構有著特別的物理化學性質，應用廣泛，物理與化學家對于基于無機納米單元構筑的分級核殼型超結構非常感興趣。很多學者都在做這方面的研究，傳統(tǒng)半導體材料ZnO的研究也非常廣泛，多種方法已經(jīng)用于ZnO分級納米結構的制備，如化學氣相沉積、熱蒸發(fā)、電化學沉積、液相化學法等。其中，液相化學法，因為制備條件溫和、設備簡單、產(chǎn)率較大，而廣泛的用于合成不同形貌的ZnO復雜納米結構。如Shi等將Zn箔浸入到Zn(NO₃)₂與NaOH的混合液中，在太陽光照射下，成功地制備了三種形貌的分級結構，一是棒束組成的花，每一棒束都是由劍形棒平行堆積組成的，棒束呈放射狀排布，方向指向花形的中心；二是樹形分級結構，以一根棱柱結構的棒為中心、其余的棒是這根棒的分支；三是納米棒分級結構，這一分級結構的截面為三角形。Yue等采用加熱回流的方法，不使用催化劑、有機添加劑與模板，制備了ZnO納米線與納米片組裝成的花形分級結構。Li等采用水熱合成技術，在無催化劑與模板時，處理Zn箔與水合肼的溶液，制備了具有雙邊梳形的ZnO分級結構，對羅丹明B有較好的催化效果。Liu等通過在反應釜中，處理含有十二烷基磺酸鈉的有機無機混合溶劑，制備了直徑約400?nm的棒形分級結構，棒的表面為長度約80nm、直徑約20nm刺一樣的納米結構。Kar等利用溶劑熱技術得到纖鋅礦型ZnO納米管陣列。Yin等以羥甲基纖維素鈉鹽的二元共聚物為修飾劑，采用水熱合成技術，合成了空心雙籠狀ZnO納米棒分級結構，而且通過改變水熱反應時間、反應溫度、反應物濃度等實驗參數(shù)，可以讓雙籠的中間部分斷開或繼續(xù)連接，進而得到單籠、雙籠、三籠以及通過中間部位連接的多籠結構。然而，上述方法雖然合成了復雜結構的ZnO超結構，但是并沒有制備不同成分的核殼型超結構。因此，需要發(fā)展一種比較簡單方便的方法，制備不同成分納米單元組裝成的、大尺寸的核殼型超結構材料。?

硅酸鋅的化學性質穩(wěn)定、紫外可見區(qū)域光透過性良好，是一種理想的基體材料。硅酸鋅廣泛的應用于鋼鐵的抗腐蝕保護、熒光粉體材料、陰極射線管、等離子體顯示、激光晶體、上轉換發(fā)光材料以及電致發(fā)光器件。尤其是異極礦型(Zn₄Si₂O₇(OH)₂·H₂O、簡稱ZSO)硅酸鋅是一種活性與選擇性很好的催化劑，如合成烯烴／炔烴。硅酸鋅的制備方法很多，主要有熱蒸發(fā)技術、固相反應法、RF磁控濺射法、噴涂熱解法、溶膠-凝膠法、聚合物前軀體法以及水熱法。Roy等利用化學氣相沉積法，從金屬有機單源前軀體制備了硅酸鋅納米晶。Zeng等報道了以乙酸鋅與四乙基正硅酸鹽或硅酸鈉為原料、采用水熱法成功制備了球形與棒形Zn₂SiO₄的過程，利用陳化-水熱過程、在220℃制備了稻草刷狀Zn₂SiO₄：Mn²⁺熒光粉。Xiong等研究了在水熱過程中，采用表面活性劑與模板合成直徑均勻的硅酸鋅納米線技術。雖然，已經(jīng)有很多種方法用于制備硅酸鋅，并且在一定程度上可以控制產(chǎn)品的尺寸與組織，但是還沒有一種適宜的方法來制備花狀氧化鋅／硅酸鋅核殼型超結構。因此，有必要開發(fā)氧化鋅／硅酸鋅核殼型超結構的合成方法。?

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術存在的缺陷而提供一種操作簡單、不需要復雜設備的納米棒組裝的氧化鋅／硅酸鋅核殼型超結構的合成方法。?

本發(fā)明的目的可以通過以下技術方案來實現(xiàn)：?