專利名稱：一種紅色氧化鋅納米粉的制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及屬于納米材料的制備領域，具體地說是涉及一種紅色氧化鋅納米粉的 制備方法。
背景技術：
納米氧化鋅作為一種直接帶隙的寬禁帶半導體材料，其在室溫下禁帶寬度為 3. 37eV，且激子束縛能高達60meV。由于納米氧化鋅具有許多優(yōu)良的物理性能，如無毒、非遷 移、比表面積大、表面張力大、磁性強、吸收和散射紫外線等，其在化妝品、醫(yī)藥、橡膠、陶瓷、 涂料及光電子等領域的工業(yè)應用中有廣泛的前景。納米氧化鋅優(yōu)良的紫外屏蔽能力和較寬的吸收波長范圍，在化妝品防曬霜中應用 越來越受到人們的重視。近年來發(fā)現(xiàn)，納米尺度的二氧化鈦和氧化鋅能有效地阻隔紫外線， 而且它們還是少數(shù)能同時有效地阻隔引起皮紅皺紋的長波紫外線和導致皮紅癌的中波紫 外線的化學物質(zhì)之一。研究者在測試了 800種防曬后發(fā)現(xiàn)不含納米二氧化鈦和氧化鋅的 防曬霜比含有納米二氧化鈦和氧化鋅的防曬霜增加了 20%對皮膚的傷害，包括皮紅的早衰 和紫外線射線導致的免疫系統(tǒng)損壞等，于是，越來越多的廠家開始推廣含納米成分的防曬 霜。但是單純的納米氧化鋅顏色較白，將其用于防曬霜中會使人的皮膚顯得蒼白而不自然。 因此對納米氧化鋅進行著色處理成膚色納米粉是其在防曬霜中廣泛應用的關鍵技術。目前，對納米氧化鋅進行著色處理的方法主要有一種較傳統(tǒng)的方法是在氧化鋅 粉體中摻雜有顏色的重金屬氧化物，如摻雜氧化錳可呈黃色，摻雜氧化鉛可呈桃紅色。但 是引入的重金屬元素對人體有害，特別不能應用于化妝品和醫(yī)藥行業(yè)；還有一種方法是采 用有機表面活性劑分子對氧化鋅進行表面修飾，從而使得氧化鋅納米粉體呈現(xiàn)從淺粉色到 深紅棕色的變化。但也有研究表明，有機表面活性劑分子中的含氧基團會滲透皮膚進入人 體，引起人類生殖系統(tǒng)的異常反應；較新的研究發(fā)現(xiàn)，氮摻雜的氧化鋅納米粉體具有呈現(xiàn)紅 色特性，這種紅色是由于氮原子固熔于氧化鋅晶體、引起氧化鋅晶體缺陷而產(chǎn)生的，對人體 無害，是一種比較理想的納米氧化鋅的著色辦法和研究思路。近年來，陸續(xù)有報道采用不同 的制備方法來獲得這種氮摻雜的紅色納米氧化鋅粉體，如日本專利(JP昭55227857)公開 了一種在氨氣氣氛中熱分解草酸鋅制備紅色氧化鋅的方法；中國發(fā)明專利(CN1261357C) 公開了一種采用硝酸鋅和尿素經(jīng)均相沉淀、超聲、煅燒等一系列過程制備防曬用紅色氧化 鋅納米粉的方法；中國發(fā)明專利(CN101172641A)公開了一種以可溶性鋅鹽、富氮銨鹽和硝 酸銨等助燃劑混合燃燒制備紅色納米氧化鋅的方法等。但到目前為止，尚未見報道通過微 波_焙燒兩步過程制備紅色納米氧化鋅粉體的研究內(nèi)容。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于在采用化學方法制備紅色氧化鋅納米粉方面，設計了一種簡捷 高效的紅色氧化鋅納米粉合成路線，提供了一種工藝簡單，操作簡便，周期短、產(chǎn)率高，適宜 工業(yè)化生產(chǎn)的紅色氧化鋅納米粉的制備方法。
本發(fā)明的目的是通過如下技術方案來實現(xiàn)的。本發(fā)明的技術方案是采用如下的加工步驟來制備紅色氧化鋅納米粉1)稱取一定量的有機堿如六次甲基四胺加入到坩鍋中，加入適量的去離子水，攪 拌至完全溶解，形成飽和溶液A ；2)向溶液A中加入水合胼合鋅鹽絡合物，在室溫下攪拌lOmin，形成乳濁液B，有機 堿的物質(zhì)的量是水合胼合鋅鹽絡合物的4 10倍；3)將盛有乳濁液B的坩鍋置入家用微波爐中，用高火檔微波輻照IOmin ；4)再將坩鍋轉(zhuǎn)移到馬弗爐中600°C焙燒60min后，自然冷卻至室溫，收集產(chǎn)品即得 到本發(fā)明的紅色氧化鋅納米粉。上述技術方案中，所述的有機堿包含六次甲基四胺、尿素、乙二胺和乙醇胺等。所述的水合胼合鋅鹽絡合物為預先合成的化合物，其制備過程中所用的原料為可 溶性的鋅鹽和85%的水合胼，溶劑為去離子水，其中可溶性的鋅鹽包含硝酸鋅、氯化鋅、乙 酸鋅和硫酸鋅等。所述的水合胼合鋅鹽絡合物也可以用相當物質(zhì)的量的可溶性的鋅鹽和85%的水 合胼新制而得。所述的家用微波爐即為市場上銷售的帶計時裝置的普通微波爐，微波輸出功率為 650 900ffo


圖1是本發(fā)明一個實施例所制備的紅色氧化鋅納米粉的X射線衍射圖；圖2是本發(fā)明一個實施例所制備的紅色氧化鋅納米粉的場掃描電鏡照片；圖3是本發(fā)明一個實施例所制備的紅色氧化鋅納米粉的X光電子能譜圖；圖4是本發(fā)明一個實施例所制備的紅色氧化鋅納米粉的紫外吸收光譜圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明做進一步的描述實施例1 稱取0. 350g六次甲基四胺于60mL坩鍋中，加4mL去離子水，攪拌溶解成飽和溶 液，再加入0. 256g水合胼合鋅鹽絡合物之硝酸二水合胼合鋅，繼續(xù)攪拌調(diào)成均勻的浮濁 液，蓋上坩鍋蓋并將其置于家用微波爐中，在高火檔啟動微波爐，微波輻照lOmin，稍冷后直 接轉(zhuǎn)入馬弗爐中，600°C焙燒60min，自然冷卻至室溫，收集產(chǎn)品即為紅色氧化鋅納米粉。參見附圖1，按實施例1所述的方法制得的紅色氧化鋅納米粉的X射線衍射(XRD) 圖，圖中譜線峰位與 JCPDF 卡片(05-664)的(100)、(002)、(101)、(102)、(110)、(103)、 (200)、(112)、(201)衍射晶面一一對應，為六方纖鋅礦結(jié)構的ZnO，空間群P6#c。所有衍 射峰強且尖銳，沒有雜相峰，表明粉體的結(jié)晶性好、純度高，衍射峰的半峰寬較明顯寬化，表 明粉體的粒徑較小。參見附圖2，按實施例1所述的方法制得的紅色氧化鋅納米粉的場掃描電鏡照片， 從圖3可以看出粉體是由大量的納米顆粒組成，由于粒徑細小，極易發(fā)生團聚，聚集成蓬松 狀帶有大量孔隙的網(wǎng)絡結(jié)構。
參見附圖3，按實施例1所述的方法制得的紅色氧化鋅納米粉的X光電子能譜圖 中的Nls的譜峰，圖中Nls的峰位于399. 15eV，歸屬位ZnO晶體中N3_替位02_形成的N-Zn 鍵，N3_摻雜導致ZnO晶格中存在過剩的電子，引起晶體能帶結(jié)構的變化，是ZnO納米粉呈現(xiàn) 紅色的本質(zhì)原因。參見附圖4，按實施例1所述的方法制得的紅色氧化鋅納米粉的紫外吸收光譜圖， 圖中可以看出粉體從可見光到紫外光均有不同程度的吸收，在200 370nm范圍內(nèi)具有強 烈的吸收峰，表明紅色ZnO納米粉有很強的紫外光吸收性能，并且在可見光區(qū)的吸收也較強。實施例2 稱取0. 349g六次甲基四胺于60mL的坩鍋中，加4mL去離子水，攪拌溶解成飽和溶 液，再加入0. 204g水合胼合鋅鹽絡合物之二氯化二水合胼合鋅，繼續(xù)攪拌調(diào)成均勻的浮濁 液，蓋上坩鍋蓋并將其置于家用微波爐中，在高火檔啟動微波爐，微波輻照lOmin，稍冷后直 接轉(zhuǎn)入馬弗爐中，600°C焙燒60min，自然冷卻至室溫，收集產(chǎn)品即為紅色氧化鋅納米粉。實施例3 稱取0. 698g六次甲基四胺于60mL坩鍋中，加4mL去離子水，攪拌溶解成飽和溶 液，再加入0. 256g水合胼合鋅鹽絡合物之硝酸二水合胼合鋅，繼續(xù)攪拌調(diào)成均勻的浮濁 液，蓋上坩鍋蓋并將其置于家用微波爐中，在高火檔啟動微波爐，微波輻照lOmin，稍冷后直 接轉(zhuǎn)入馬弗爐中，600°C焙燒60min，自然冷卻至室溫，收集產(chǎn)品即為紅色氧化鋅納米粉。
權利要求
一種紅色氧化鋅納米粉的制備方法，包括如下步驟1)稱取一定量的有機堿如六次甲基四胺加入到坩鍋中，加入適量的去離子水，攪拌完全溶解，形成飽和溶液A；2)向溶液A中加入水合肼合鋅鹽絡合物，在室溫下攪拌10min，形成乳濁液B，有機堿的物質(zhì)的量是水合肼合鋅鹽絡合物的4～10倍；3)將盛有乳濁液B的坩鍋置入家用微波爐中，用高火檔微波輻照10min；4)再將坩鍋轉(zhuǎn)移到馬弗爐中600℃焙燒60min，自然冷卻至室溫，收集產(chǎn)品即得到本發(fā)明的紅色納米氧化鋅粉。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種紅色氧化鋅納米粉的制備方法，其特征在于所述的有 機堿包含六次甲基四胺、尿素、乙二胺和乙醇胺等。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種紅色氧化鋅納米粉的制備方法，其特征在于所述的水 合胼合鋅鹽絡合物為預先合成的化合物，其制備所用的原料為可溶性的鋅鹽和85%的水合 胼，溶劑為去離子水，其中可溶性的鋅鹽包含硝酸鋅、氯化鋅、乙酸鋅和硫酸鋅等。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種紅色氧化鋅納米粉的制備方法，其特征在于所述的水 合胼合鋅鹽絡合物也可以用相當物質(zhì)的量的可溶性的鋅鹽和85%的水合胼新制而得。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種紅色氧化鋅納米粉的制備方法，其特征在于所述的家 用微波爐即為市場上銷售的帶計時裝置的普通微波爐，微波輸出功率為650 900W。
全文摘要
本發(fā)明涉及無機納米材料的制備領域，具體地說是涉及一種紅色氧化鋅納米粉的制備方法。該方法的技術方案包括以水合肼合鋅鹽絡合物為鋅源，以有機堿如六次甲基四胺等為堿源，稱取一定量的有機堿如六次甲基四胺加入到坩鍋中，加入適量的去離子水，攪拌，完全溶解成飽和溶液，向溶液中加入適量的水合肼合鋅鹽絡合物，在室溫下攪拌10min成乳濁液；將盛有乳濁液的坩鍋置入家用微波爐中，用高火檔微波輻照10min；再將坩鍋轉(zhuǎn)移到馬弗爐中600℃焙燒60min，自然冷卻至室溫，收集產(chǎn)品即得到本發(fā)明的紅色納米氧化鋅粉體。該方法工藝簡單、易操作、周期短、易于工業(yè)化；制得的產(chǎn)品純度高、粒徑小、分散性好；在可見光下呈紅色，顏色均一；對紫外光的吸收效率高、紫外屏蔽性好。
文檔編號C01G9/02GK101891239SQ20091011681
公開日2010年11月24日 申請日期2009年5月18日 優(yōu)先權日2009年5月18日
發(fā)明者胡寒梅, 鄧崇海, 邵國泉 申請人:合肥學院