一種納米氧化鋅的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種納米氧化鋅的制備方法，包括以下步驟：（1）稱取醋酸鋅加入無水乙醇，經(jīng)超聲波振蕩作為溶液A備用；（2）稱取聚丙烯酸鈉、十二烷基磺酸鈉、六偏磷酸鈉加入去離子水調(diào)節(jié)PH值至9.2，超聲波振蕩1.5h，作為溶液B備用；（3）向上述溶液中加入聚乙烯吡咯烷酮，完全溶解，離心得白色沉淀物C；(4)加入脂肪醇聚氧乙烯醚、乙烯基三乙氧基硅烷和丙烯酸丁酯，磁力攪拌；（5）進行熱處理，保溫4h；（6）冷卻離心得沉淀物，洗滌，離心，干燥，得到超細微氧化鋅。本發(fā)明制備方法簡單，反應(yīng)周期短，產(chǎn)率高，得到的納米氧化鋅直徑小，比表面積大，尺寸大小均一，分散性好，提高了納米氧化鋅的應(yīng)用性能，適合大規(guī)模生產(chǎn)。
【專利說明】
一種納米氧化鋅的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及無機材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種納米氧化鋅的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 氧化鋅(ZnO)，俗稱鋅白，是鋅的一種氧化物。難溶于水，可溶于酸和強堿。氧化鋅 是一種常用的化學添加劑，廣泛地應(yīng)用于塑料、硅酸鹽制品、合成橡膠、潤滑油、油漆涂料、 藥膏、粘合劑、食品、電池、阻燃劑等產(chǎn)品的制作中。氧化鋅的能帶隙和激子束縛能較大，透 明度高，有優(yōu)異的常溫發(fā)光性能，在半導體領(lǐng)域的液晶顯示器、薄膜晶體管、發(fā)光二極管等 產(chǎn)品中均有應(yīng)用。
[0003] 此外，微顆粒的氧化鋅作為一種納米材料也開始在相關(guān)領(lǐng)域發(fā)揮作用。納米氧化 鋅是一種多功能性的新型無機材料，其顆粒大小約在1~100納米。由于晶粒的細微化，其表 面電子結(jié)構(gòu)和晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，產(chǎn)生了宏觀物體所不具有的表面效應(yīng)、體積效應(yīng)、量子尺 寸效應(yīng)和宏觀隧道效應(yīng)以及高透明度、高分散性等特點。近年來發(fā)現(xiàn)它在催化、光學、磁學、 力學等方面展現(xiàn)出許多特殊功能，使其在陶瓷、化工、電子、光學、生物、醫(yī)藥等許多領(lǐng)域有 重要的應(yīng)用價值，具有普通氧化鋅所無法比較的特殊性和用途。納米氧化鋅在紡織、涂料等 領(lǐng)域可用于紫外光遮蔽材料、抗菌劑、熒光材料、光催化材料等。由于納米氧化鋅一系列的 優(yōu)異性和十分誘人的應(yīng)用前景，因此研發(fā)納米氧化鋅已成為許多科技人員關(guān)注的焦點。
[0004] 每年會生產(chǎn)用于工業(yè)用途的氧化鋅105噸，生產(chǎn)方法主要有三個途徑。
[0005] (1)間接法(法國） 純的金屬鋅在石墨坩堝中熔化后，在高于907°C(通常在1000°C左右）的溫度下蒸發(fā)形 成鋅的蒸汽，蒸汽在空氣中被氧氣氧化產(chǎn)生氧化鋅，這個氧化過程會發(fā)出閃亮的光同時伴 隨著溫度的降低，隨后氧化鋅顆粒通過一根冷卻傳送管被收集在一個集塵室里。這個合成 方法是在1844年被法國人LeClaire普及推廣開的，因此該法也被稱作法國法。此法得到的 產(chǎn)品一般是平均尺寸0.1至幾個毫米的氧化鋅顆粒。按重量計，世界上大部分的氧化鋅是由 這個方法制造的。
[0006] (2)直接法(美國） 直接法以不純的含鋅化合物比如爐甘石或金屬鋅精煉后的副產(chǎn)物為原料的，原料先用 碳(比如無煙煤)加熱還原生成鋅蒸汽，接著蒸汽用間接法氧化成氧化鋅。因為原料的純度 較低，所以直接法得到的最終產(chǎn)物相比間接法的產(chǎn)品質(zhì)量要低一些。
[0007] (3)化學濕法 一小部分的工業(yè)產(chǎn)品是以純的鋅鹽水溶液為原料通過化學反應(yīng)產(chǎn)生碳酸鋅或氫氧化 鋅沉淀。沉淀經(jīng)過過濾、洗滌、干燥后在800° C左右的溫度下焙燒得到產(chǎn)品。
[0008] 有許多專門用于合成科研和某些特定用途的氧化鋅的方法?？蓪⑦@些方法根據(jù)所 得氧化鋅的形態(tài)(塊狀氧化鋅、氧化鋅薄膜、氧化鋅納米線）、合成溫度(接近室溫的低溫或 溫度接近1000 °c的高溫）、處理方法(氣相沉積或溶液生長)或其他參數(shù)分為多種。
[0009] 大體積的單晶（體積達幾個立方厘米)通常是用氣相轉(zhuǎn)移法(氣相沉積法）、水熱合 成法或熔融生長法制備。但是因為氧化鋅的蒸汽壓很高，所以熔融生長法不適用于培養(yǎng)氧 化鋅單晶。氣相轉(zhuǎn)移法生長氧化鋅單晶較難控制，這使得在制備氧化鋅的單晶時傾向于使 用水熱法。氧化鋅薄膜的制備方法包括化學氣相沉積法、有機金屬化學氣相沉積法、電化學 沉積法(Electrophoretic deposition)、脈沖激光沉積法、派射、溶膠凝膠法、原子層沉積 法、噴霧熱解法等。但是，得到的氧化鋅納米棒材料直徑比較粗，比表面積較小，尺寸大小不 均一，分散性也不夠好，影響了納米氧化鋅的應(yīng)用性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]為克服上述不足，本發(fā)明提供一種納米氧化鋅的制備方法。
[0011] 本發(fā)明是采取以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：一種納米氧化鋅的制備方法，包括以下步 驟：（1)稱取醋酸鋅0.15g放入IOmL試管中，加入5mL無水乙醇，經(jīng)功率為80%的超聲波振蕩 2.5h，作為溶液A備用； (2) 稱取聚丙烯酸鈉0.08g、十二烷基磺酸鈉0.118、六偏磷酸鈉0.058放入1001111試管 中，并加入去離子水調(diào)節(jié)PH值至9.2，經(jīng)功率為80%的超聲波振蕩1.5h，作為溶液B備用； (3) 將溶液A、溶液B共同加入500ml燒杯中混合，再向上述溶液中加入0.15g聚乙烯吡 咯烷酮，將燒杯置于磁力攪拌器上，室溫下攪拌至完全溶解，室溫下攪拌至反應(yīng)完全，離心 得白色沉淀物C; (4) 將步驟(3)所得沉淀物C倒入250mL三口燒瓶，加入脂肪醇聚氧乙烯醚3g、乙烯基三 乙氧基硅烷2g和丙烯酸丁酯lg，磁力攪拌； (5 )將步驟(4)進行熱處理，自室溫開始，以10 °C/miη升溫，分別至400 °C、450 °C、500 °C、 550°(：，保溫411; (6)將步驟(5)溶液自然冷卻至室溫，向得到的混合物中加入無水乙醇40mL，經(jīng)離心得 沉淀物，再次用無水乙醇50mL洗滌，離心，干燥，得到超細微氧化鋅。
[0012] 作為本發(fā)明的優(yōu)選方案:一種納米氧化鋅的制備方法，包括以下步驟：（1)稱取醋 酸鋅0.16g放入IOmL試管中，加入6mL無水乙醇，經(jīng)功率為80%的超聲波振蕩2.6h，作為溶液A 備用； (2) 稱取聚丙烯酸鈉0.09g、十二烷基磺酸鈉0.12g、六偏磷酸鈉0.06g放入100mL試管 中，并加入去離子水調(diào)節(jié)PH值至9.4,經(jīng)功率為80%的超聲波振蕩1.6h，作為溶液B備用； (3) 將溶液A、溶液B共同加入500ml燒杯中混合，再向上述溶液中加入0.16g聚乙烯吡 咯烷酮，將燒杯置于磁力攪拌器上，室溫下攪拌至完全溶解，室溫下攪拌至反應(yīng)完全，離心 得白色沉淀物C; (4) 將步驟(3)所得沉淀物C倒入250mL三口燒瓶，加入脂肪醇聚氧乙烯醚4g、2-膦酸丁 烷-1，2，4-三羧酸鈉鹽3g和丙烯酸丁酯5g，磁力攪拌； (5 )將步驟(4)進行熱處理，自室溫開始，以10 °C/miη升溫，分別至400 °C、450 °C、500 °C、 550°(：，保溫411; (6)將步驟(5)溶液自然冷卻至室溫，向得到的混合物中加入無水乙醇50mL，經(jīng)離心得 沉淀物，再次用無水乙醇60mL洗滌，離心，干燥，得到超細微氧化鋅。
[0013] 作為本發(fā)明的優(yōu)選方案：一種納米氧化鋅的制備方法，其特征在于：包括以下步 驟：（1)稱取醋酸鋅0 . Hg放入IOmL試管中，加入4mL無水乙醇，經(jīng)功率為80%的超聲波振蕩 2.4h，作為溶液A備用； (2) 稱取聚丙烯酸鈉0.07g、十二烷基磺酸鈉0.10g、六偏磷酸鈉0.04g放入100mL試管 中，并加入去離子水調(diào)節(jié)PH值至9.6，經(jīng)功率為80%的超聲波振蕩1.4h，作為溶液B備用； (3) 將溶液A、溶液B共同加入500ml燒杯中混合，再向上述溶液中加入0.14g聚乙烯吡 咯烷酮，將燒杯置于磁力攪拌器上，室溫下攪拌至完全溶解，室溫下攪拌至反應(yīng)完全，離心 得白色沉淀物C; (4) 將步驟(3)所得沉淀物C倒入250mL三口燒瓶，加入2-膦酸丁烷-1，2，4-三羧酸鈉鹽 3g、乙烯基三乙氧基硅烷Ig和丙烯酸丁酯lg，磁力攪拌； (5 )將步驟(4)進行熱處理，自室溫開始，以10 °C/miη升溫，分別至400 °C、450 °C、500 °C、 550°(：，保溫411; (6)將步驟(5)溶液自然冷卻至室溫，向得到的混合物中加入無水乙醇35mL，經(jīng)離心得 沉淀物，再次用無水乙醇40mL洗滌，離心，干燥，得到超細微氧化鋅。
[0014]綜上所述本發(fā)明具有以下有益效果:本發(fā)明制備方法簡單，反應(yīng)周期短，產(chǎn)率高， 得到的納米氧化鋅直徑小，比表面積大，尺寸大小均一，分散性好，提高了納米氧化鋅的應(yīng) 用性能，適合大規(guī)模生產(chǎn)。
[0015] (1)本發(fā)明采用聚丙烯酸鈉、十二烷基磺酸鈉、六偏磷酸鈉所組成的三元混合分散 劑，共同作用，吸附于納米氧化鋅晶晶核表面，包覆納米氧化鋅粒子表面，有利于限制其成 核尺寸和生長方向，促進了納米氧化鋅的分散效果； (2)本發(fā)明以聚乙烯吡咯烷酮作為絡(luò)合劑，提高了納米氧化鋅的反應(yīng)效果； (3 )本發(fā)明制備的納米氧化鋅粒徑10-15nm，比表面積大，分散性好，化學活性高等。
【具體實施方式】
[0016] 為使本發(fā)明實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合
【具體實施方式】，進一步闡述本發(fā)明。
[0017] 實施例1 一種納米氧化鋅的制備方法 一種納米氧化鋅的制備方法，包括以下步驟：（1)稱取醋酸鋅〇. 15g放入IOmL試管中， 加入5mL無水乙醇，經(jīng)功率為80%的超聲波振蕩2.5h，作為溶液A備用； (2) 稱取聚丙烯酸鈉0.08g、十二烷基磺酸鈉0.118、六偏磷酸鈉0.058放入1001111試管 中，并加入去離子水調(diào)節(jié)PH值至9.2，經(jīng)功率為80%的超聲波振蕩1.5h，作為溶液B備用； (3) 將溶液A、溶液B共同加入500ml燒杯中混合，再向上述溶液中加入0.15g聚乙烯吡 咯烷酮，將燒杯置于磁力攪拌器上，室溫下攪拌至完全溶解，室溫下攪拌至反應(yīng)完全，離心 得白色沉淀物C; (4) 將步驟(3)所得沉淀物C倒入250mL三口燒瓶，加入脂肪醇聚氧乙烯醚3g、乙烯基三 乙氧基硅烷2g和丙烯酸丁酯lg，磁力攪拌； (5 )將步驟(4)進行熱處理，自室溫開始，以10 °C/miη升溫，分別至400 °C、450 °C、500 °C、 550°(：，保溫411; (6)將步驟(5)溶液自然冷卻至室溫，向得到的混合物中加入無水乙醇40mL，經(jīng)離心得 沉淀物，再次用無水乙醇50mL洗滌，離心，干燥，得到超細微氧化鋅。
[0018] 實施例2-種納米氧化鋅的制備方法 一種納米氧化鋅的制備方法，包括以下步驟:（1)稱取醋酸鋅0.16g放入IOmL試管中，加 入6mL無水乙醇，經(jīng)功率為80%的超聲波振蕩2.6h，作為溶液A備用； (2) 稱取聚丙烯酸鈉0.09g、十二烷基磺酸鈉0.12g、六偏磷酸鈉0.06g放入100mL試管 中，并加入去離子水調(diào)節(jié)PH值至9.4,經(jīng)功率為80%的超聲波振蕩1.6h，作為溶液B備用； (3) 將溶液A、溶液B共同加入500ml燒杯中混合，再向上述溶液中加入0.16g聚乙烯吡 咯烷酮，將燒杯置于磁力攪拌器上，室溫下攪拌至完全溶解，室溫下攪拌至反應(yīng)完全，離心 得白色沉淀物C; (4) 將步驟(3)所得沉淀物C倒入250mL三口燒瓶，加入脂肪醇聚氧乙烯醚4g、2-膦酸丁 烷-1，2，4-三羧酸鈉鹽3g和丙烯酸丁酯5g，磁力攪拌； (5 )將步驟(4)進行熱處理，自室溫開始，以10 °C/miη升溫，分別至400 °C、450 °C、500 °C、 550°(：，保溫411; (6)將步驟(5)溶液自然冷卻至室溫，向得到的混合物中加入無水乙醇50mL，經(jīng)離心得 沉淀物，再次用無水乙醇60mL洗滌，離心，干燥，得到超細微氧化鋅。
[0019] 實施例3-種納米氧化鋅的制備方法 一種納米氧化鋅的制備方法，其特征在于:包括以下步驟：（1)稱取醋酸鋅〇 . Hg放入 IOmL試管中，加入4mL無水乙醇，經(jīng)功率為80%的超聲波振蕩2.4h，作為溶液A備用； (2) 稱取聚丙烯酸鈉0.07g、十二烷基磺酸鈉0.10g、六偏磷酸鈉0.04g放入100mL試管 中，并加入去離子水調(diào)節(jié)PH值至9.6，經(jīng)功率為80%的超聲波振蕩1.4h，作為溶液B備用； (3) 將溶液A、溶液B共同加入500ml燒杯中混合，再向上述溶液中加入0.14g聚乙烯吡 咯烷酮，將燒杯置于磁力攪拌器上，室溫下攪拌至完全溶解，室溫下攪拌至反應(yīng)完全，離心 得白色沉淀物C; (4) 將步驟(3)所得沉淀物C倒入250mL三口燒瓶，加入2-膦酸丁烷-1，2，4-三羧酸鈉鹽 3g、乙烯基三乙氧基硅烷Ig和丙烯酸丁酯lg，磁力攪拌； (5 )將步驟(4)進行熱處理，自室溫開始，以10 °C/miη升溫，分別至400 °C、450 °C、500 °C、 550°(：，保溫411; (6)將步驟(5)溶液自然冷卻至室溫，向得到的混合物中加入無水乙醇35mL，經(jīng)離心得 沉淀物，再次用無水乙醇40mL洗滌，離心，干燥，得到超細微氧化鋅。
[0020] 對實施例1-3所得的超細微氧化鋅與市場上的氧化鋅進行檢測、比較，如表1所示： 表1實施例1-3所得的超細微氧化鋅的技術(shù)指標
從表1可以發(fā)現(xiàn)本發(fā)明實施例1-3所得的超細微氧化鋅比市場上的氧化鋅的平均粒徑 小，比表面大，密度高。
[0021] 以上所述是本發(fā)明的實施例，故凡依本發(fā)明申請范圍所述的構(gòu)造、特征及原理所 做的等效變化或修飾，均包括于本發(fā)明專利申請范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種納米氧化鋅的制備方法，其特征在于:包括以下步驟：（1)稱取醋酸鋅ο. 15g放入 10mL試管中，加入5mL無水乙醇，經(jīng)功率為80%的超聲波振蕩2.5h，作為溶液A備用； (2) 稱取聚丙烯酸鈉0.08g、十二烷基磺酸鈉 O.llg、六偏磷酸鈉0.05g放入100ml試管 中，并加入去離子水調(diào)節(jié)PH值至9.2，經(jīng)功率為80%的超聲波振蕩1.5h，作為溶液B備用； (3) 將溶液A、溶液B共同加入500ml燒杯中混合，再向上述溶液中加入0.15g聚乙烯吡 咯烷酮，將燒杯置于磁力攪拌器上，室溫下攪拌至完全溶解，室溫下攪拌至反應(yīng)完全，離心 得白色沉淀物C; (4) 將步驟(3)所得沉淀物C倒入250mL三口燒瓶，加入脂肪醇聚氧乙烯醚3g、乙烯基三 乙氧基硅烷2g和丙烯酸丁酯lg，磁力攪拌； (5) 將步驟(4)進行熱處理，自室溫開始，以10 °C/min升溫，分別至400 °C、450 °C、500 °C、 550°(：，保溫411; (6) 將步驟（5)溶液自然冷卻至室溫，向得到的混合物中加入無水乙醇40mL，經(jīng)離心得 沉淀物，再次用無水乙醇50mL洗滌，離心，干燥，得到超細微氧化鋅。2. -種納米氧化鋅的制備方法，其特征在于:包括以下步驟：（1)稱取醋酸鋅0.16g放入 10mL試管中，加入6mL無水乙醇，經(jīng)功率為80%的超聲波振蕩2.6h，作為溶液A備用； (2) 稱取聚丙烯酸鈉0.09g、十二烷基磺酸鈉0.12g、六偏磷酸鈉0.06g放入100ml試管 中，并加入去離子水調(diào)節(jié)PH值至9.4,經(jīng)功率為80%的超聲波振蕩1.6h，作為溶液B備用； (3) 將溶液A、溶液B共同加入500ml燒杯中混合，再向上述溶液中加入0.16g聚乙烯吡 咯烷酮，將燒杯置于磁力攪拌器上，室溫下攪拌至完全溶解，室溫下攪拌至反應(yīng)完全，離心 得白色沉淀物C; (4) 將步驟(3)所得沉淀物C倒入250mL三口燒瓶，加入脂肪醇聚氧乙烯醚4g、2-膦酸丁 烷-1，2，4-三羧酸鈉鹽3g和丙烯酸丁酯5g，磁力攪拌； (5) 將步驟(4)進行熱處理，自室溫開始，以10 °C/min升溫，分別至400 °C、450 °C、500 °C、 550°(：，保溫411; (6) 將步驟（5)溶液自然冷卻至室溫，向得到的混合物中加入無水乙醇50mL，經(jīng)離心得 沉淀物，再次用無水乙醇60mL洗滌，離心，干燥，得到超細微氧化鋅。3. -種納米氧化鋅的制備方法，其特征在于:包括以下步驟：（1)稱取醋酸鋅0.14g放入 10mL試管中，加入4mL無水乙醇，經(jīng)功率為80%的超聲波振蕩2.4h，作為溶液A備用； (2) 稱取聚丙烯酸鈉0.07g、十二烷基磺酸鈉0.10g、六偏磷酸鈉0.04g放入100ml試管 中，并加入去離子水調(diào)節(jié)PH值至9.6，經(jīng)功率為80%的超聲波振蕩1.4h，作為溶液B備用； (3) 將溶液A、溶液B共同加入500ml燒杯中混合，再向上述溶液中加入0.14g聚乙烯吡 咯烷酮，將燒杯置于磁力攪拌器上，室溫下攪拌至完全溶解，室溫下攪拌至反應(yīng)完全，離心 得白色沉淀物C; (4) 將步驟(3)所得沉淀物C倒入250mL三口燒瓶，加入2-膦酸丁烷-1，2，4-三羧酸鈉鹽 3g、乙烯基三乙氧基硅烷lg和丙烯酸丁酯lg，磁力攪拌； (5) 將步驟(4)進行熱處理，自室溫開始，以10 °C/min升溫，分別至400 °C、450 °C、500 °C、 550°(：，保溫411; (6) 將步驟（5)溶液自然冷卻至室溫，向得到的混合物中加入無水乙醇35mL，經(jīng)離心得 沉淀物，再次用無水乙醇40mL洗滌，離心，干燥，得到超細微氧化鋅。
【文檔編號】C01G9/02GK106006711SQ201610531006
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年7月7日
【發(fā)明人】張訓龍
【申請人】安徽省含山縣錦華氧化鋅廠