[發(fā)明專利]立體花狀氧化鋅納米材料的制備方法及所得產(chǎn)品

有效

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• 申請日: 2017-04-12
• 公開（公告）號: CN106830052B
• 公開（公告）日: 2018-03-27
• 發(fā)明（設計）人: 楊萍;蘆思珉;宋雪玲
• 申請（專利權）人: 濟南大學
• 主分類號: C01G9/02
• 分類號: C01G9/02;B82Y40/00
• 代理公司: 濟南泉城專利商標事務所37218
• 代理人: 賈波

技術領域

本發(fā)明涉及一種呈立體花狀形貌的氧化鋅納米材料的制備方法及所得的立體花狀氧化鋅納米材料，屬于半導體制備技術領域。

背景技術

氧化鋅是一種寬禁帶n型半導體材料，納米氧化鋅具有塊體材料所不具備的獨特性質(zhì)如小尺寸效應、表面效應、體積效應以及宏觀隧道效應等。這些特殊的效應使得納米氧化鋅在光學，電學，磁學，熱力學等方面具有良好的應用前景。特別是納米氧化鋅具有獨特的光電性質(zhì)、防紫外輻射以及抗菌性，使其在化工、生物醫(yī)藥、化妝品制造等多領域成為重要的研究對象。

不同微觀形貌的氧化鋅可以賦予產(chǎn)品更佳的性能，目前公開的氧化鋅的形貌有棒狀、片狀、花狀、雪花狀等多種形貌，其制備方法總體可以分為固相法、液相法和氣相法三大類。其中，固相法具有高產(chǎn)率，工藝簡單等優(yōu)點，但是該方法在控制顆粒尺寸均一性以及產(chǎn)品純度等方面存在不足；氣相法雖可以克服固相法的不足，但是其工藝復雜，成本較高；相比上述兩種方法，液相法具有工藝簡單，化學組分可控，經(jīng)濟易行，所制備的納米顆粒粒度分布均勻，形貌均一。因此，液相法已成為制備納米氧化鋅最常用的方法。液相法制備得到的納米氧化鋅多為球形，目前也有采用液相法制備花狀氧化鋅的相關報道，但所得花狀氧化鋅大多是自組裝結構，并非單晶結構。如何采用液相法制備得到結晶性好且形貌多樣的納米氧化鋅依然值得人們不斷探索。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對現(xiàn)有的液相法制備的納米氧化鋅形貌較為單一的不足，提供了一種立體花狀氧化鋅納米材料的制備方法及所得產(chǎn)品，該方法操作簡單、經(jīng)濟易行、可控性強，所制得產(chǎn)品為立體花狀，形貌特殊、尺寸均勻。

本發(fā)明具體技術方案如下：

一種花狀氧化鋅納米材料的制備方法，該方法包括以下步驟：

（1）將無水乙酸鋅先與乙二醇混合，得透明溶液，然后再向該透明溶液中加入十二胺和油酸的混合物，混合均勻，得前驅(qū)體溶液；

（2）將前驅(qū)體溶液在氣體保護下升溫至130-140℃進行回流反應，反應后離心分離、洗滌，得氧化鋅納米材料，所述氧化鋅納米材料為立體花狀。

本發(fā)明方法中，先將無水乙酸鋅與乙二醇混合，形成溶液后再加入十二胺與油酸的混合物進行混合，得到前驅(qū)體溶液。無水乙酸鋅先與乙二醇進行混合，乙二醇能控制乙酸鋅與十二胺的酰胺反應速度，使氫氧化鋅單體緩慢的形成及分解，同時油酸能減緩氧化鋅生長速度，使單體緩慢地生長，通過鋅源濃度、胺、酸、乙二醇的共同作用可以有效控制氧化鋅的生長過程，最終形成所需形貌的氧化鋅單體。

本發(fā)明方法中，鋅源的類型及濃度，醇、胺、酸的選擇及用量，反應溫度等條件對于產(chǎn)品尺寸和形貌的形成均有不同程度的控制作用。

本發(fā)明方法中，以無水乙酸鋅為原料，其他類型的鋅鹽會影響產(chǎn)品形貌的形成。

本發(fā)明方法中，反應在無水條件下進行，水的加入會加速單體的生長，影響產(chǎn)品的形貌。

本發(fā)明方法中，十二胺在常溫下是固體，與油酸混合時需要先熔化為液體，具體操作過程是：將十二胺加熱，熔化成液體后加入油酸混合均勻，得混合物，然后將該混合物加入無水乙酸鋅與乙二醇形成的透明溶液中。

經(jīng)過大量的實驗和研究，本發(fā)明得出了如下最佳的反應條件：上述步驟（1）中，油酸和加熱熔化后的液體十二胺的體積比為1：1-3；油酸和十二胺的混合物與乙二醇的體積比為2：3。上述步驟（1）中，無水乙酸鋅在前驅(qū)體溶液中的濃度為0.03 mol/L。當選擇此最佳條件時，所得產(chǎn)品形貌單一、均勻，結晶度高。

進一步的，上述步驟（2）中，前驅(qū)體溶液優(yōu)選在130°C下進行反應，反應時間優(yōu)選為30min。

進一步的，上述步驟（2）中，前驅(qū)體溶液優(yōu)選以4°C /min的升溫速率升至所需溫度。升溫速率過快或過慢均會影響產(chǎn)品形貌的均一性。

進一步的，上述步驟（2）中，前驅(qū)體溶液在惰性氣體或氮氣保護下進行回流反應。

進一步的，上述步驟（2）中，反應產(chǎn)物先后用正己烷和乙醇洗去油溶性和水溶性反應物。

本發(fā)明通過簡單的液相法即可制備立體花狀氧化鋅納米材料，該立體花具有半個紅絨球花（紅絨球，別名紅合歡、朱纓花，拉丁學名：Calliandra haematocephala Hassk.）的類似形貌。本發(fā)明所得立體花狀氧化鋅納米材料由單晶直接生長而成，非自組裝結構。立體花狀氧化鋅納米材料的平均尺寸為150-220 nm。

本發(fā)明所得產(chǎn)品形貌特殊、單一，尺寸均一，為氧化鋅提供了新的形貌。按照該方法所得花狀氧化鋅納米材料也在本發(fā)明保護范圍之內(nèi)。