[發明專利]一種單分散ZnO微球的制備方法

在審

• 申請號: 201510724895.8
• 申請日: 2015-11-02
• 公開（公告）號: CN105293566A
• 公開（公告）日: 2016-02-03
• 發明（設計）人: 王茂華;陳濤
• 申請（專利權）人: 常州大學
• 主分類號: C01G9/02
• 分類號: C01G9/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種單分散ZnO微球的制備方法，屬于半導體材料技術領域。

背景技術

常溫下，ZnO的靜帶寬度為3.37eV，激子束縛能為60meV，它是一種重要的Ⅱ-Ⅵ族半導體材料，它化學性質穩定，無毒，同時具有良好的電性能和生物相容性，被廣泛地應用在氣敏傳感器，光電探測器，發光二極管，壓敏電阻，壓電設備等方面，逐漸成為電子元器件材料研究的熱點；其中，由單分散球形氧化鋅納米材料制備的壓敏電阻陶瓷有良好的電流電壓非線性特性，同時能夠降低制備過程中的燒結溫度，減少能耗；制備不同形貌和尺寸ZnO的方法通常有溶膠凝膠法，水熱合成法，化學氣相沉積法，噴射熱解發，化學沉淀法等，但是以上制備的方法通常工藝復雜，設備要求高，能耗大，生產成本較高，同時也很難控制氧化鋅的形貌和分散性，因此探索一種工藝簡單，成本合理，低能耗，環境友好的制備方法來合成單分散球形氧化鋅粉體是很有必要的，相關的合成工藝已經成為研究和開發的熱點。

超聲法作為一種通過超聲輻射溶液合成納米材料的方法，工藝簡便，高效環保，超聲法因其劇烈的輻射振動會在溶液中產生一種強烈的氣穴現象，溶液中的氣泡會瞬間破裂，同時氣泡表面的氫氧基和金屬離子反應，從而控制晶體的生長，實現了粉體的分散性和形貌可控。

因此，本發明以六水合硝酸鋅、三乙醇胺、PEG6000為起始原料，通過超聲反應制備得到單分散ZnO微球粉體，為將來超聲法在納米材料中的廣泛運用做了鋪墊。

發明內容

本發明的目的是克服傳統方法制備的氧化鋅分散性差，形貌不易控制等缺點，根據超聲法劇烈的輻射振動會在溶液中產生一種強烈的氣穴現象，即短時間內釋放能量造成溶液局部高溫高壓，氣泡內外壓力差使得氣泡破裂，提供了一種超聲過程中在氣泡表面三乙醇胺迅速水解與鋅離子反應，從而生成一種形貌尺寸可控、單分散的ZnO微球的制備方法。

本發明的目的是提供一種單分散的ZnO微球的制備方法，其反應原理如下：

N(CH₂CH₂OH)₃+H₂ONH₃+CO₂(1)

NH₃+H₂OOH-+NH⁴⁺(2)

Zn²⁺+OH-Zn(OH)₂ZnO(3)

本發明技術方案如下：

一種單分散ZnO微球的制備方法，其特征在于：以六水合硝酸鋅、三乙醇胺、PEG6000為原料，將三者混合得到混合溶液，混合溶液通過超聲反應制備得到單分散ZnO微球粉體，超聲過程中在氣泡表面三乙醇胺迅速水解與鋅離子反應，通過改變超聲反應時間實現不同尺寸的單分散ZnO微球的制備。

隨著超聲反應時間增加，ZnO微球的粒徑變大。

一種單分散ZnO微球的制備方法，其特征在于具體步驟如下：

（1）以六水合硝酸鋅為原料，以蒸餾水為溶劑，攪拌溶解得到透明混合溶液。

（2）以聚乙二醇6000為表面活性劑，三乙醇胺為穩定劑，分別加入到透明混合溶液中，攪拌溶解，其中混合溶液中六水合硝酸鋅：三乙醇胺的摩爾比為1:7~1:9，聚乙二醇6000的質量百分濃度為0.5~1%。

（3）將三種原料混合的溶液放入40Hz超聲儀器中反應1-4h。

（4）離心分離、洗滌、過濾、干燥得到單分散ZnO微球。

進一步地，所述洗滌采用蒸餾水和乙醇以體積比例為1:2混合的混合溶液洗滌，所述干燥指在80℃條件下干燥。

本發明的優點和積極效果：（1）通過改變超聲反應時間即可實現不同尺寸和形貌單分散ZnO微球的制備，方法簡單；（2）本發明制備的ZnO微球均一性好，分散性好；（3）使用水做溶劑，聚乙二醇6000作表面活性劑，無污染，生產安全；（4）原料易得，設備簡單，工藝簡潔，成本較低。

附圖說明

圖1為實施例1制備樣品的FTIR圖；由圖1可以看出460cm-1Zn-O鍵的吸收峰，1635cm-1和3385cm-1為水分子和OH-1的振動峰，表明樣品為ZnO。

圖2為實施例1制備樣品的XRD圖；由圖2所示的100、002、101、102、110、103、200、112和201峰與ZnO的標準特征峰一致，說明此物質為ZnO。

圖3為實施例1制備樣品的SEM圖，尺度標記10μm。

圖4為實施例1制備樣品的SEM圖，尺度標記1μm。