[發(fā)明專利]一種基于纖維素納米球晶為模板的花簇狀氧化鋅雜化材料的制備方法

有效

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• 申請日: 2015-07-29
• 公開（公告）號: CN105110362A
• 公開（公告）日: 2015-12-02
• 發(fā)明（設計）人: 余厚詠;姚菊明;陽仁彤;宋美麗;張彩虹
• 申請（專利權）人: 浙江理工大學
• 主分類號: C01G9/02
• 分類號: C01G9/02;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 浙江杭州金通專利事務所有限公司 33100
• 代理人: 肖承云;徐關壽

技術領域

本發(fā)明涉及納米花簇狀氧化鋅雜化材料的制備方法，具體涉及一種基于纖維素納米球晶為模板的花簇狀氧化鋅雜化材料的制備方法。

背景技術

氧化鋅是一種具有寬禁帶的半導體材料，其塊狀材料被廣泛應用于發(fā)光二極管、傳感器、探測器等光電子和光儲存領域。作為一種新型的Ⅱ～Ⅳ族材料，具有很高的導電、導熱性能和化學穩(wěn)定性以及良好的紫外吸收能力。迄今為止，已經(jīng)有多種化學、物理以及電化學等制備方法，其中物理法是以粉碎法和物理氣相沉積法為主，而化學法是制備納米材料最重要的方法,幾乎可以制備所有種類的納米微粒,通過控制反應條件,可以得到不同形貌和尺寸的納米微粒，以水熱法、氣相沉積法、熱蒸發(fā)法等為主。電化學法則是主要以分子束外延、激光沉積法、濺射法等。

其中，以分子束外延為例，電化學法普遍成本太高，且不適合大規(guī)模生產(chǎn)的要求；而采用普通物理法制備的納米氧化鋅，其顆粒尺寸相差太大，且無均一形貌，在各項性能方面有所欠缺；化學氣相沉積法是相對較好的方法，但是在納米結構的可控性方面還需要改進；熱蒸發(fā)法的成本相對低廉，具有易于操作以及能夠制備出多種形貌等優(yōu)點，因此是制備氧化鋅納米結構的主要方法之一，但是其缺點是：溫度要求高，可控性不足。水熱法是一種可控性較高的方法，但是要規(guī)模化使用對儀器設備的要求很高，并且有安全隱患。這些制備方法各有利弊。溶液模板合成法由于其簡單、低溫、成本低廉、易于操作以及大面積合成的優(yōu)點，目前受到更多關注，并且此方法可控性高，能夠制備出具有不同形貌的納米材料。當前常用的模板劑有十六烷基三甲基溴化銨（CTAB）、乙二胺、聚乙二醇（PEG）等。

纖維素是由葡萄糖組成的大分子多糖，不溶于水及一般有機溶劑，是植物細胞壁的主要成分。纖維素是自然界中分布最廣、含量最多的一種多糖，占植物界碳含量的50%以上。一般木材中，纖維素占40～50%，還有10～30%的半纖維素和20～30%的木質素。以纖維素為原料制備得到的纖維素晶體更是一種新型的天然高分子材料，它具有高強高模、生物可降解性，高反應活性、低成本的等優(yōu)點（CN102775643A）。當前，酸水解法是一種最為普遍的制備纖維素納米晶體的方法。改進之后，混酸法是一種更簡便地制備纖維素納米晶體的同時在其表面改性的優(yōu)秀方法，其制備得到的纖維素納米球晶具有良好的模板性能，可以牢固地附著無機粒子(CN102311505A)。

本發(fā)明提供了新型的模板材料——纖維素納米球晶，以帶負電荷的纖維素納米球晶為模板劑，利用其帶負電的基團與鋅鹽產(chǎn)生靜電作用，更好地將氧化鋅結合在納米球晶上，實現(xiàn)雜化粒子良好地分散和其形貌的調控，該制備工藝不僅成本低，可工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)，整個過程對環(huán)境無污染。

發(fā)明內容

本發(fā)明提供了一種基于纖維素納米球晶為模板的花簇狀氧化鋅雜化材料的制備方法。

本發(fā)明所述一種基于纖維素納米球晶為模板的花簇狀氧化鋅雜化材料的制備方法，包括如下步驟：

（1）取固含量為4.05g/L的纖維素納米球晶懸浮液31.25重量份，超聲攪拌10～20min；將6.25重量份可溶性鋅鹽溶于62.5重量份去離子水中，攪拌溶解，然后混合到所述纖維素納米球晶的懸浮液中得到混合液；

（2）用堿液調節(jié)所述混合液的pH值在10.5～13之間，攪拌15～30min；將混合液加熱至100℃～140℃，反應2～4h；冷卻后，抽濾洗滌，最后將粉末置于60℃～120℃中干燥1h～24h得到白色粉末狀的雜化材料。

所述步驟（1）中的納米氧化鋅生長的模板為纖維素納米球晶，直徑為10～60nm，其表面基團為羥基、羧基和酯基。

所述步驟（1）中的可溶性鋅鹽為六水合硝酸鋅、無水氯化鋅、硫酸鋅中的一種。

所述步驟（2）中的白色粉末狀的雜化材料為棒直徑介于20nm～300nm的花簇狀結構的氧化鋅雜化材料。

所述步驟（2）中的堿液是濃度為6mol/L的濃氨水。

有益效果

（1）本發(fā)明所提出的制備工藝簡便易操作，整個制備過程對環(huán)境無污染，無需昂貴的儀器設備，成本低廉；生產(chǎn)制備過程中，以表面改性之后含有帶電基團的纖維素納米球晶為模板劑，克服了普通沉淀法和其他模板劑制備氧化鋅材料吸附力較差以及容易團聚的問題，更加適合于工業(yè)規(guī)模化生產(chǎn)。

（2）本發(fā)明所制得的基于纖維素納米球晶的花簇狀氧化鋅雜化材料，形貌可控，產(chǎn)量大，催化能力與抗菌性強，且所用纖維素模版原料來源廣泛。

附圖說明

圖1基于纖維素納米球晶的花簇狀氧化鋅雜化材料的掃描電鏡圖。