專利名稱：一種高分散尺寸可控的納米羥基錫酸鋅陣列的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于納米材料定列的制備技術(shù)領(lǐng)域，特別是提供了一種高分散的納米羥基錫酸鋅立方體單晶定向陣列的制備方法，通過水熱反應(yīng)合成定向納米羥基錫酸鋅單晶陣 列，采用簡單的工藝制備了大面積尺寸可控的納米羥基錫酸鋅定向陣列。
背景技術(shù)：
羥基錫酸鋅在大多數(shù)聚合物中具有極其良好的阻燃性能，現(xiàn)主要用作塑料工 業(yè)中的阻燃劑和煙霧抑制劑。這種材料無毒無害，是替代傳統(tǒng)三氧化二銻的環(huán)保型材 料。(P.A.Cusack，Μ. S. Heer, Α. W. Monk, Polym. Degrad. Stab.，1991，32，177 ；F. Andre, P.A.Cusack, A.W.Monk, R. Seangprasertkij, Polym. Degrad Stab. ,1993,40,267 ； P. A. Cusack, Fire Mater. , 1993,17,1 ；P. A. Cusack, M. S. Heer, A. W. Monk, Polym. Degrad. Stab. ，1997, 58, 229 ；P. A. Cusack, P. R. Hornsby, J. Vinyl Addit. Technol. ，1999,5,21 ； P. A. Cusack,Μ. S. Cross, P. R. Hornsby, Polym. Degrad. Stab.，2003，79，309.)羥基錫酸鋅在 高溫下又可以分解為錫酸鋅。納米尺寸的錫酸鋅是一種研究廣泛的氣敏材料和電極材料。 (J. Q. Xu, Y. L. Liu, X. S. Niu, J. Chin. Ceram. Soc. , 2002, 30, 321 ；P. Ramamurthy, E. A. Secco, Can. J. Chem. ,1971,49,2813.)隨著納米科技的發(fā)展，納米材料的尺寸可控、定位定向生長 成為了研究的熱點(diǎn)，它也是納米材料實(shí)現(xiàn)器件化應(yīng)用的基礎(chǔ)。(Y. J. Zhang,M. Guo,Μ. Zhang, C. Y. Yang, Τ. Ma, X. D. Wang, J. Cryst. Growth, 2007，308，99 ；G. Wrobe 1, Μ. Piech, S. Dardona, Y. Ding, P. X. Gao, Cryst. Growth Des.，2009，9，4456.)因此，制備結(jié)晶性良好、尺寸均一、定 向定位、性能優(yōu)良的大面積羥基錫酸鋅陣列是該材料及其衍生材料在未來納米器件應(yīng)用過 程中至關(guān)重要的步驟。目前合成納米羥基錫酸鋅的方法有共沉淀法、離子交換法、超聲波化學(xué)法以及水 熱法等，但是存在著一定的不足之處。(J. Q. Xu, Y. L. Liu, X. S. Niu, J. Chin. Ceram. Soc.， 2002, 30, 321 ；]. Hrudananda, K. V. Govindan Kutty, T. R. N. Kutty, Mater. Chem. Phys., 2004，88，167 ；Ζ. Lu, Y. Tang, Mater. Chem. Phys. ,2005,92,5.)這些方法難以獲得純度高、 物相均一的產(chǎn)物，往往混合著氧化鋅和氧化錫等氧化物。同時(shí)，它們很難控制產(chǎn)物的尺寸和 分布，不易制備大面積連續(xù)的涂層。而且，這些產(chǎn)物往往需要添加劑輔助及后期加工處理。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種高分散尺寸可控的納米羥基錫酸鋅定向陣列的制備 方法。具有合成方法簡單、成本低、效率高、產(chǎn)品粒徑可調(diào)范圍廣以及適合大規(guī)模生產(chǎn)等許 多優(yōu)點(diǎn)。一種高分散尺寸可控的納米羥基錫酸鋅陣列的制備方法，采用水熱合成手段，選 用含有一定量的錫元素的薄膜作為納米羥基錫酸鋅的生長基底；選用適當(dāng)?shù)那膀?qū)液、PH 值、反應(yīng)時(shí)間和溫度，從而控制納米羥基錫酸鋅單晶陣列的形貌；制備了排列整齊、取向一 致、尺寸均一的羥基錫酸鋅納米單晶陣列。具體工藝步驟如下
1.將六水合硝酸鋅溶于去離子水中并超聲波處理充分溶解均勻，然后將氨水逐漸滴加到上述硝酸鋅水溶液中并不斷攪拌調(diào)節(jié)PH值范圍至9 10，硝酸鋅的濃度為0. 09 0. lmol/L，獲得的此溶液即為反應(yīng)所需的前驅(qū)液。2.選用α-{Cu，Sn}相的銅片作為生長基底。首先對基底進(jìn)行拋光處理，然后再 用丙酮、無水乙醇及去離子水進(jìn)行清洗，最后將基底烘干。將上述處理好的基片放入第一步 配制好的反應(yīng)溶液中，密封后在95 100°C下保溫1 12小時(shí)。3.反應(yīng)結(jié)束后，將基片取出。先用去離子水反復(fù)沖洗，清洗烘干后可以看到基片上 形成了十分均勻的乳白色薄膜，此薄膜即為所制得的羥基錫酸鋅納米單晶陣列。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所提供的大面積羥基錫酸鋅納米單晶陣列的制備方法有 以下優(yōu)點(diǎn)1.采用水熱法工藝簡單，可獲得高純度、高分散的單層納米晶薄膜。2.基片的選用與處理保證了納米晶粒的晶粒尺寸均勻、取向一致性和高分散性。3.通過調(diào)節(jié)反應(yīng)的濃度、反應(yīng)時(shí)間、pH值可以控制單晶的尺寸及密度。


圖1為本發(fā)明采用水熱法反應(yīng)1個(gè)小時(shí)制備的大面積羥基錫酸鋅納米單晶陣列的 掃描電鏡照片，晶粒尺寸為400nm左右。圖2為本發(fā)明采用水熱法反應(yīng)2個(gè)小時(shí)制備的大面積羥基錫酸鋅納米單晶陣列的 掃描電鏡照片，晶粒尺寸為700nm左右。圖3為本發(fā)明采用水熱法反應(yīng)4個(gè)小時(shí)制備的大面積羥基錫酸鋅納米單晶陣列的 掃描電鏡照片，晶粒尺寸為2 μ m左右。圖4為本發(fā)明采用水熱法反應(yīng)12個(gè)小時(shí)制備的大面積羥基錫酸鋅納米單晶陣列 的掃描電鏡照片，晶粒尺寸為3 μ m左右。圖5(a)為本發(fā)明采用水熱法反應(yīng)1個(gè)小時(shí)制備的大面積羥基錫酸鋅納米單晶陣 列的透射電鏡照片。(b)為其中一個(gè)單晶羥基錫酸鋅的高分辨透射電鏡照片。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)例對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行進(jìn)一步說明1.用去離子水將化學(xué)純0. 1摩爾的六水合硝酸鋅溶解于1升的容量瓶中，在溶解 的過程中不斷向溶液中滴加氨水，并監(jiān)控溶液的PH值，通過不斷的滴加去離子水和氨水最 終配制成硝酸鋅摩爾濃度為0. lmol/L、pH值為10的反應(yīng)溶液。2.將5片面積為Icm2含有4. 58%錫元素α - {Cu，Sn}相的銅片基底進(jìn)行拋光處 理，然后再用丙酮、無水乙醇及去離子水進(jìn)行清洗，最后將其烘干。將上述處理好的基片放 入內(nèi)膽為聚四氟乙烯的反應(yīng)釜中，注入第一步配置好的反應(yīng)溶液，并保持溫度為95°C反應(yīng) 1個(gè)小時(shí)。3.反應(yīng)結(jié)束后，將基片取出。用去離子水反復(fù)沖洗后洗烘干?？梢钥吹交闲?成了十分均勻的乳白色薄膜，此薄膜即為所制得的羥基錫酸鋅納米單晶陣列。這種方法制備的羥基錫酸鋅納米單晶陣列晶粒尺寸均勻、取向一致、分散度高。單 晶尺寸約為400nm左右。
權(quán)利要求
一種高分散尺寸可控的納米羥基錫酸鋅陣列的制備方法，其特征在于，制備工藝為a.將六水合硝酸鋅溶于去離子水中并超聲波處理充分溶解均勻，然后將氨水逐漸滴加到上述硝酸鋅水溶液中并不斷攪拌調(diào)節(jié)pH值范圍至9～10，水合硝酸鋅的濃度為0.09～0.1mol/L，獲得的此溶液即為反應(yīng)所需的反應(yīng)溶液；b.選用α-{Cu，Sn}相的銅片作為生長基底；對基底進(jìn)行拋光處理后放入反應(yīng)釜中，加入a步驟配制好的反應(yīng)溶液，在95～100℃下反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間控制為1小時(shí)～12小時(shí)；c.反應(yīng)結(jié)束后，將基片取出，先用去離子水反復(fù)沖洗，清洗烘干后可以看到基片上形成了十分均勻的乳白色薄膜，此薄膜即為所制得的羥基錫酸鋅納米單晶陣列。
全文摘要
一種高分散尺寸可控的納米羥基錫酸鋅陣列的制備方法，屬于納米材料定列的制備技術(shù)領(lǐng)域。工藝步驟如下將硝酸鋅和氨水溶解于去離子水配制成硝酸鋅濃度為0.09～0.1mol/L、溶液pH值為9～10的反應(yīng)溶液；選取含α-{Cu，Sn}相的銅基片作為反應(yīng)基底；將基片表面進(jìn)行拋光處理后放入反應(yīng)溶液中反應(yīng)1～12小時(shí)；取出基片，反復(fù)清洗后干燥，得到羥基錫酸鋅納米單晶陣列。本發(fā)明可快速制備一種大面積的納米羥基錫酸鋅定向陣列，合成方法簡單、成本低、效率高、產(chǎn)品粒徑可調(diào)范圍廣、適合大規(guī)模生產(chǎn)。
文檔編號C01G19/00GK101844798SQ201010176968
公開日2010年9月29日 申請日期2010年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月14日
發(fā)明者尹艷萍, 廖慶亮, 張躍, 王欽玉, 秦子, 邢修君, 黃運(yùn)華, 齊俊杰 申請人:北京科技大學(xué)