片狀多孔納米氧化鋅及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種片狀多孔納米氧化鋅，同時(shí)還涉及該納米氧化鋅的制備方法，屬于納米氧化鋅制備技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]納米氧化鋅的粒徑介于1?lOOnm之間，是一種面向21世紀(jì)的新型高功能精細(xì)無機(jī)產(chǎn)品，它表現(xiàn)出多種特殊的性質(zhì)，如非迀移性、熒光性、壓電性、吸收和散射紫外線的能力等，利用其在光、電、磁敏感等方面的奇妙性能，可制造氣體傳感器、熒光體、變阻器、紫外線遮蔽材料、圖像記錄材料、壓電材料、壓敏電阻、高效催化劑、磁性材料和塑料薄膜等。
[0003]納米氧化鋅的合成方法主要有物理法、溶膠凝膠法、沉淀法和水熱法，各種方法所用原料及合成工藝不同，所得納米氧化鋅的微觀形貌也大不相同。公告號(hào)CN102730747B的發(fā)明專利公開了一種溶膠-凝膠輔助水熱法制備不同微觀形貌氧化鋅的方法，包括:將鋅鹽(如氯化鋅、硫酸鋅、醋酸鋅、硝酸鋅等)溶液與檸檬酸溶液以摩爾比(鋅鹽:檸檬酸)1:1?5的比例混合，先在溫度60?90°C下加熱攪拌至溶膠狀態(tài)，再在溫度90?120°C下干燥至凝膠狀態(tài)；將氫氧化鈉溶液滴加至凝膠中，調(diào)節(jié)pH值為12?14，并移入水熱反應(yīng)釜中，在溫度90?150°C下反應(yīng)4?20小時(shí)，過濾，取沉淀洗滌、干燥，即得不同微觀形貌的氧化鋅，如棒狀、六棱柱狀、球狀、片花狀和梭狀。公開號(hào)CN101182030A的發(fā)明專利公開了一種多孔帶狀納米氧化鋅的制備方法，包括:用去離子水配制濃度0.15?0.3mol/L的醋酸鋅溶液，在溶液中緩慢加入氨水(濃度25% )，調(diào)節(jié)pH值為6.5?7.5，密封，并在溫度30?50°C下加熱10?12小時(shí)；取出冷卻后過濾，取沉淀物在溫度40?60°C下加熱8?10小時(shí)；將烘干的白色沉淀物置于高溫水平氣氛爐中，在溫度600?800°C下加熱2?3小時(shí)，得到帶長(zhǎng)10?40 μπκ帶寬300?4 μπκ孔徑10?50nm的多孔帶狀納米氧化鋅。而目前關(guān)于片狀多孔納米氧化鋅的制備還鮮有報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種片狀多孔納米氧化鋅。
[0005]同時(shí)，本發(fā)明還提供一種片狀多孔納米氧化鋅的制備方法，其工藝簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
[0007]片狀多孔納米氧化鋅，以鋅鹽、尿素為反應(yīng)原料，先在模板劑作用下水熱反應(yīng)生成前驅(qū)體碳酸鋅，碳酸鋅在溫度400?600°C下煅燒1.5?2.5小時(shí)，得到納米氧化鋅；所述模板劑為梓檬酸鈉。
[0008]所述鋅鹽為醋酸鋅、氯化鋅、硫酸鋅、硝酸鋅等中的任意一種或多種。鋅鹽與尿素的物質(zhì)的量之比為1:1.5?9。
[0009]所述模板劑與鋅鹽的物質(zhì)的量之比為0.15?2:1，其作用是為前驅(qū)體片狀物質(zhì)提供模板，引誘其沿著某一晶面擇優(yōu)生長(zhǎng)，形成片狀。
[0010]所述水熱反應(yīng)的溫度為70?130°C，時(shí)間4?6小時(shí)。反應(yīng)完畢，分離出碳酸鋅，
洗滌、干燥。
[0011]所述煅燒時(shí)升溫速率為2?5°C /min，煅燒后降至室溫，降溫速率為2?5°C /min。
[0012]片狀多孔納米氧化鋅的制備方法，包括以下步驟:
[0013]1)將鋅鹽、尿素加入水中，混合均勻，得溶液A備用；
[0014]2)在溶液A中加入檸檬酸鈉，混合均勻，得溶液B備用；
[0015]3)將溶液B加熱至70?130°C并保溫反應(yīng)4?6小時(shí)，反應(yīng)完畢，得碳酸鋅；
[0016]4)將碳酸鋅在溫度400?600°C下煅燒1.5?2.5小時(shí)，即得；
[0017]所述檸檬酸鈉與鋅鹽的物質(zhì)的量之比為0.15?2:1。
[0018]步驟1)中鋅鹽為醋酸鋅、氯化鋅、硫酸鋅、硝酸鋅等中的任意一種或多種。
[0019]步驟1)中鋅鹽與尿素的物質(zhì)的量之比為1:1.5?9。溶液A中鋅鹽的濃度為0.033 ?0.067mol/Lo
[0020]步驟1)中混合操作在常溫下進(jìn)行，如攪拌5?15分鐘。
[0021]步驟2)中混合操作在常溫下進(jìn)行，如攪拌25?35分鐘。
[0022]步驟3)中反應(yīng)完畢，分離出碳酸鋅，洗滌、干燥備用。分離可采用常規(guī)過濾法，洗滌可采用乙醇和水。
[0023]步驟4)中煅燒時(shí)升溫速率為2?5°C /min,煅燒后降至室溫，降溫速率為2?5°C /min。
[0024]本發(fā)明的有益效果:
[0025]本發(fā)明以鋅鹽、尿素為反應(yīng)原料，先在模板劑檸檬酸鈉的作用下水熱反應(yīng)生成前驅(qū)體碳酸鋅，碳酸鋅在溫度400?600°C下保溫煅燒4?6小時(shí)，得到分散性良好、形貌呈片狀多孔的納米氧化鋅顆粒，該顆粒粒徑大小為2?10 μm，厚度0.2?1 μπι，孔徑50?300nm，可廣泛應(yīng)用于氣敏、催化、壓敏電阻及電磁吸收等方面。
[0026]本發(fā)明采用兩步法(水熱法和煅燒法)制備片狀多孔納米氧化鋅顆粒，其工藝簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便，其中片狀的厚度以及孔徑的大小可調(diào)，能實(shí)現(xiàn)對(duì)氣敏、電磁吸收等特性的有效控制。
【附圖說明】
[0027]圖1為實(shí)施例1中前驅(qū)體碳酸鋅的XRD圖；
[0028]圖2為實(shí)施例1中前驅(qū)體碳酸鋅的SEM圖；
[0029]圖3為實(shí)施例1中納米氧化鋅的XRD圖；
[0030]圖4為不同放大比例下納米氧化鋅的SEM圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031]下述實(shí)施例僅對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明，但不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的任何限制。
[0032]實(shí)施例1
[0033]片狀多孔納米氧化鋅，以醋酸鋅、尿素為反應(yīng)原料，先在檸檬酸鈉作用下水熱反應(yīng)生成前驅(qū)體碳酸鋅，碳酸鋅在溫度60(TC下煅燒2小時(shí)，得到納米氧化鋅。
[0034]具體制備步驟如下:
[0035]前驅(qū)體ZnC03的制備
[0036]1)將醋酸鋅、尿素加入水中，室溫下攪拌10分鐘混勻，得溶液A ;
[0037]溶液A中醋酸鋅的濃度為0.033mol/L，尿素的濃度為0.05mol/L ；
[0038]2)在40mL溶液A中加入0.3g檸檬酸鈉，室溫下攪拌30分鐘混勻，得溶液B ;
[0039]3)將溶液B移入不銹鋼反應(yīng)釜中，加熱至溫度110°C，保溫反應(yīng)5小時(shí)，反應(yīng)完畢，過濾，分離出ZnC03，用乙醇和去離子水洗滌，干燥后收集；
[0040]片狀多孔氧化鋅的制備
[0041]4)將前驅(qū)體ZnC03置于船型鋁坩禍中，坩禍再置于馬弗爐中，以5°C/min的升溫速率升溫至600°C，保溫煅燒2小時(shí)，再以5°C /min的降溫速率降至室溫，得到納米氧化鋅。
[0042]干燥后所得ZnOy^ XRD圖、SEM圖詳見圖1、圖2，冷卻后所得納米氧化鋅的XRD圖、SEM圖詳見圖3、圖4。圖4中(a)、(b)為不同放大比例下納米氧化鋅的SEM圖，圖4 (a)的放大比例為X 5，000，圖4 (b)的放大比例為X 2，000。從圖1、圖2可以看出，前驅(qū)體ZnC03為純物相，緊密聚集，形貌呈片狀。從圖3、圖4可以看出，納米氧化鋅為純物相，分散性良好，形貌呈片狀多孔。
[0043]實(shí)施例2
[0044]片狀多孔納米氧化鋅，以硫酸鋅、尿素為反應(yīng)原料，先在檸檬酸鈉作用下水熱反應(yīng)生成前驅(qū)體碳酸鋅，碳酸鋅在溫度600°C下煅燒1.5小時(shí)，得到納米氧化鋅。
[0045]具體制備步驟如下:
[0046]前驅(qū)體ZnC03的制備
[0047]1)將硫酸鋅、尿素加入水中，室溫下攪拌15分鐘混勻，得溶液A ;
[0048]溶液A中硫酸鋅的濃度為0.067mol/L，尿素的濃度為0.lmol/L ；
[0049]2)在40mL溶液A中加入0.6g檸檬酸鈉，室溫下攪拌25分鐘混勻，得溶液B ;
[0050]3)將溶液B移入不銹鋼反應(yīng)釜中，加熱至溫度