一種納米氧化鋅制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種改性納米氧化鋅制備方法，稱取硫酸鋅放入燒杯中，加去離子水，將燒杯置于磁力攪拌器上，室溫下攪拌至完全溶解，再向上述溶液中加入碳酸銨，離心得白色沉淀物Zn5(CO3)2(OH)6；將上述沉淀物倒入三口燒瓶，磁力攪拌，抽真空，電熱套加熱三口瓶內(nèi)混合液至120℃，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，得到納米氧化鋅原料，該方法可解決納米氧化鋅粒徑大、比表面小問題，從而提高其比表面積和化學(xué)活性，進(jìn)而提高其在廣泛用于橡膠、醫(yī)藥、化工、輕工等行業(yè)。
【專利說明】
_種納米氧化鋅制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種納米氧化鋅的制備方法，屬于無機(jī)材料技術(shù)領(lǐng)域。
[0002] 背景領(lǐng)域 納米氧化鋅是一種多功能性的新型無機(jī)材料，其顆粒大小約在1~1 〇〇納米。由于晶粒 的細(xì)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(diǎn)。近年來發(fā)現(xiàn)它在催 化、光學(xué)、磁學(xué)、力學(xué)等方面展現(xiàn)出許多特殊功能，使其在陶瓷、化工、電子、光學(xué)、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(diǎn)。
[0003] 目前，制備氧化鋅納米材料的方法有很多種，如氣相沉積法、溶膠-凝膠法、沉 淀法、燃燒法、水(溶劑)熱法、模板法等。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，影響了納米氧化鋅納米的應(yīng)用性能。
[0004] 與上述合成方法相比，采用油相熱分解方法則更易獲得形貌均一、分散性高的納 米材料，油相熱分解的方法工藝簡單，反應(yīng)周期短，產(chǎn)率高，適合規(guī)?；痁nO納米材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 該方法可解決納米氧化鋅的粒徑大、分散性差、長徑比小的問題，從而提高其比表 面積和化學(xué)活性，進(jìn)而提高其在廣泛用于橡膠、醫(yī)藥、化工、輕工等行業(yè)。
[0006] 1稱取硫酸鋅0.14g放入500mL燒杯中，加入40g去離子水，將燒杯置于磁力攪拌器 上，室溫下攪拌至完全溶解，再向上述溶液中加入〇.12g碳酸銨，室溫下攪拌至反應(yīng)完全， 離心得白色沉淀物Zn5(CO3)2(OH)6;將上述沉淀物倒入250mL三□燒瓶，取5g己二酰氯、乙烯 基三乙氧基硅烷2g、丙烯酸丁酯3g和2-膦酸丁烷-1，2，4-三羧酸鈉鹽0.2g加入三口瓶，磁力 攪拌，抽真空，電熱套加熱三口瓶內(nèi)混合液至120°C，并保溫60min;在磁力攪拌和氮?dú)獗Ｗo(hù) 下，迅速加熱混合溶液至300°C，并保溫60min，然后自然冷卻至室溫，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，得到納米氧化鋅 原料。
[0007] 2稱取硫酸鋅0.24g放入燒杯中，加入60g去離子水，將燒杯置于磁力攪拌器上， 室溫下攪拌至完全溶解，再向上述溶液中加入〇.20g碳酸鉀，室溫下磁力攪拌至反應(yīng)完全， 離心得白色沉淀物Zn5(CO3)2(OH)6;將上述沉淀物倒入三口燒瓶，取2g草酰氯、乙烯基三乙 氧基硅烷2g、丙烯酸乙酯Sg和羥基亞乙基二膦酸 0.3g加入三口瓶，磁力攪拌，抽真空，利用電熱套加熱三口瓶內(nèi)混合液至160°C，并保溫 30min;在磁力攪拌和氮?dú)獗Ｗo(hù)下，迅速加熱混合溶液至280°C，并保溫90min，然后自然冷卻 至室溫，向得到的混合物中加入無水乙醇，經(jīng)離心得沉淀物，再次用無水乙醇洗滌，離心，干 燥，得到納米氧化鋅。
[0008] 3稱取硫酸鋅0.34g放入燒杯中，加入60g去離子水，將燒杯置于磁力攪拌器上， 室溫下攪拌至完全溶解，再向上述溶液中加入〇.20g碳酸鉀，室溫下磁力攪拌至反應(yīng)完全， 離心得白色沉淀物Zn 5(CO3)2(OH)6;將上述沉淀物倒入三口燒瓶，量取2g苯甲酰氯、乙烯基 三乙氧基硅烷2g、丙烯酸羥乙酯8g加入三口瓶，磁力攪拌，抽真空，利用電熱套加熱三口瓶 內(nèi)混合液至160°C，并保溫30min;在磁力攪拌和氮?dú)獗Ｗo(hù)下，迅速加熱混合溶液至280°C，并 保溫90min，然后自然冷卻至室溫，向得到的混合物中加入無水乙醇，經(jīng)離心得沉淀物，再次 用無水乙醇洗滌，離心，干燥，得到納米氧化鋅。
[0009] 4稱取硫酸鋅0.42g放入燒杯中，加入70g去離子水，將燒杯置于磁力攪拌器上，室 溫下攪拌至完全溶解，再向上述溶液中加入〇.20g碳酸鉀，室溫下磁力攪拌至反應(yīng)完全，離 心得白色沉淀物Zn 5 (⑶3) 2 (OH)6;將上述沉淀物倒入三口燒瓶，取2g硬酯酰氯、乙烯基三乙 氧基硅烷2g、甲基丙烯酸羥乙酯8g加入三口瓶，磁力攪拌，抽真空，利用電熱套加熱三口瓶 內(nèi)混合液至160°C，并保溫30min;在磁力攪拌和氮?dú)獗Ｗo(hù)下，迅速加熱混合溶液至280°C，并 保溫90min，然后自然冷卻至室溫，向得到的混合物中加入無水乙醇，經(jīng)離心得沉淀物，再次 用無水乙醇洗滌，離心，干燥，得到納米氧化鋅。
[0010] 5稱取硫酸鋅0.26g放入燒杯中，加入80g去離子水，將燒杯置于磁力攪拌器上， 室溫下攪拌至完全溶解，再向上述溶液中加入〇.20g碳酸鉀，室溫下磁力攪拌至反應(yīng)完全， 離心得白色沉淀物Zn 5 (⑶3) 2 (OH)6;將上述沉淀物倒入三口燒瓶，量取2g十七烷酰氯、乙烯 基三乙氧基硅烷2g和衣康酸8g加入三口瓶，磁力攪拌，抽真空，利用電熱套加熱三口瓶內(nèi)混 合液至160°C，并保溫30min;在磁力攪拌和氮?dú)獗Ｗo(hù)下，迅速加熱混合溶液至280°C，并保溫 90min，然后自然冷卻至室溫，向得到的混合物中加入無水乙醇60g，經(jīng)離心得沉淀物，再次 用無水乙醇洗滌，離心，干燥，得到納米氧化鋅。
[0011] 本發(fā)明的優(yōu)勢在于 (1) 丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯酸羥乙酯和衣康酸，吸附于ZnO 納米晶晶核表面，有利于限制其成核尺寸和生長方向； (2) 己二酰氯、草酰氯、苯甲酰氯、硬酯酰氯、十七烷酰氯作為氧化鋅的穩(wěn)定劑，同時也 對丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯酸羥乙酯和衣康酸進(jìn)行分散； (3)乙烯基三乙氧基硅烷增加丙烯酸丁酯、己二酰氯等物質(zhì)與氧化鋅的相容性； (4) 本發(fā)明制備的氧化鋅納米粒徑10-18nm，比表面積大，分散性好，化學(xué)活性高； (5) 本發(fā)明工藝簡便，反應(yīng)周期短，產(chǎn)率高，適合規(guī)?；a(chǎn)。
[0012] (6)2-膦酸丁烷-1，2,4-三羧酸鈉鹽、羥基亞乙基二膦酸增加了丙烯酸丁酯、丙烯 酸乙酯、丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯酸羥乙酯和衣康酸、己二酰氯、草酰氯、苯甲酰氯、硬酯酰 氯、十七烷酰氯對氧化鋅的分散效果。
【具體實(shí)施方式】
[0013] 實(shí)例 1 稱取硫酸鋅0.14g放入500mL燒杯中，加入40g去離子水，將燒杯置于磁力攪拌器上，室 溫下攪拌至完全溶解，再向上述溶液中加入〇.12g碳酸銨，室溫下攪拌至反應(yīng)完全，離心得 白色沉淀物Zn5(CO 3)2(OH)6;將上述沉淀物倒入250mL三口燒瓶，取5g己二酰氯、乙烯基三乙 氧基硅烷2g、丙烯酸丁酯3g和2-膦酸丁烷-1，2，4-三羧酸鈉鹽0.2g加入三口瓶，磁力攪拌， 抽真空，電熱套加熱三口瓶內(nèi)混合液至120 °C，并保溫60min;在磁力攪拌和氮?dú)獗Ｗo(hù)下，迅 速加熱混合溶液至300°C，并保溫60min，然后自然冷卻至室溫，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，得到納米氧化鋅。
[0014] 實(shí)例2 稱取硫酸鋅〇. 24g放入燒杯中，加入60g去離子水，將燒杯置于磁力攪拌器上，室溫下 攪拌至完全溶解，再向上述溶液中加入0.20g碳酸鉀，室溫下磁力攪拌至反應(yīng)完全，離心得 白色沉淀物Zn5(O) 3)2(0H)6;將上述沉淀物倒入三口燒瓶，取2g草酰氯、乙烯基三乙氧基硅 烷2g、丙烯酸乙酯8g和羥基亞乙基二膦酸0.3g加入三口瓶，磁力攪拌，抽真空，利用電熱套 加熱三口瓶內(nèi)混合液至160°C，并保溫30min;在磁力攪拌和氮?dú)獗Ｗo(hù)下，迅速加熱混合溶液 至280°C，并保溫90min，然后自然冷卻至室溫，向得到的混合物中加入無水乙醇SOmL，經(jīng)離 心得沉淀物，再次用無水乙醇50ml洗滌，離心，干燥，得到納米氧化鋅。
[0015] 實(shí)例3 稱取硫酸鋅〇. 34g放入燒杯中，加入60g去離子水，將燒杯置于磁力攪拌器上，室溫下 攪拌至完全溶解，再向上述溶液中加入0.20g碳酸鉀，室溫下磁力攪拌至反應(yīng)完全，離心得 白色沉淀物Zn5(CO 3)2(OH)6;將上述沉淀物倒入三口燒瓶，量取2g苯甲酰氯、乙烯基三乙氧 基硅烷2g、丙烯酸羥乙酯8g加入三口瓶，磁力攪拌，抽真空，利用電熱套加熱三口瓶內(nèi)混合 液至160°C，并保溫30min;在磁力攪拌和氮?dú)獗Ｗo(hù)下，迅速加熱混合溶液至280°C，并保溫 90min，然后自然冷卻至室溫，向得到的混合物中加入無水乙醇60ml，經(jīng)離心得沉淀物，再次 用無水乙醇70ml洗滌，離心，干燥，得到納米氧化鋅。
[0016] 實(shí)例4 稱取硫酸鋅〇. 42g放入燒杯中，加入70g去離子水，將燒杯置于磁力攪拌器上，室溫下 攪拌至完全溶解，再向上述溶液中加入0.20g碳酸鉀，室溫下磁力攪拌至反應(yīng)完全，離心得 白色沉淀物;將上述沉淀物倒入三口燒瓶，取2g硬酯酰氯、乙烯基三乙氧基硅烷2g、甲基丙 烯酸羥乙酯8g加入三口瓶，磁力攪拌，抽真空，利用電熱套加熱三口瓶內(nèi)混合液至160°C，并 保溫30min;在磁力攪拌和氮?dú)獗Ｗo(hù)下，迅速加熱混合溶液至280°C，并保溫90min，然后自然 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，再次用無水乙醇洗滌 50ml，離心，干燥，得到納米氧化鋅。
[0017] 實(shí)例5 稱取硫酸鋅〇. 26g放入燒杯中，加入80g去離子水，將燒杯置于磁力攪拌器上，室溫下 攪拌至完全溶解，再向上述溶液中加入0.20g碳酸鉀，室溫下磁力攪拌至反應(yīng)完全，離心得 白色沉淀物;將上述沉淀物倒入三口燒瓶，量取2g十七烷酰氯、乙烯基三乙氧基硅烷2g和衣 康酸8g加入三口瓶，磁力攪拌，抽真空，利用電熱套加熱三口瓶內(nèi)混合液至160°C，并保溫 30min;在磁力攪拌和氮?dú)獗Ｗo(hù)下，迅速加熱混合溶液至280°C，并保溫90min，然后自然冷卻 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，再次用無水乙醇洗滌 50ml，離心，干燥，得到納米氧化鋅。
[0018] 對所得納米氧化鋅進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn) 表1納米氧化鋅的技術(shù)指標(biāo)
從表1可以發(fā)現(xiàn)本發(fā)明所制備的納米氧化鋅的平均粒徑比市場的納米氧化鋅粒徑小， 比表面大，而且其密度高于市場的納米氧化鋅。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種改性納米氧化鋅制備方法，其特征在于： 稱取硫酸鋅0.14g放入500mL燒杯中，加入40g去離子水，將燒杯置于磁力攪拌器上，室 溫下攪拌至完全溶解，再向上述溶液中加入〇.12g碳酸銨，室溫下攪拌至反應(yīng)完全，離心得 白色沉淀物Zn5(C0 3)2(0H)6;將上述沉淀物倒入250mL三口燒瓶，取5g己二酰氯、乙烯基三乙 氧基硅烷2g、丙烯酸丁酯3g和2-膦酸丁烷-1，2，4-三羧酸鈉鹽0.2g加入三口瓶，磁力攪拌， 抽真空，電熱套加熱三口瓶內(nèi)混合液至120 °C，并保溫60min;在磁力攪拌和氮?dú)獗Ｗo(hù)下，迅 速加熱混合溶液至300°C，并保溫60min，然后自然冷卻至室溫，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，得到納米氧化鋅原料。2. -種納米氧化鋅制備方法，其特征在于： 稱取硫酸鋅〇 . 24g放入燒杯中，加入60g去離子水，將燒杯置于磁力攪拌器上，室溫下 攪拌至完全溶解，再向上述溶液中加入0.20g碳酸鉀，室溫下磁力攪拌至反應(yīng)完全，離心得 白色沉淀物Zn5(C0 3)2(0H)6;將上述沉淀物倒入三口燒瓶，取2g草酰氯、乙烯基三乙氧基硅 烷2g、丙烯酸乙酯8g和羥基亞乙基二膦酸0.3g加入三口瓶，磁力攪拌，抽真空，利用電熱套 加熱三口瓶內(nèi)混合液至160°C，并保溫30min;在磁力攪拌和氮?dú)獗Ｗo(hù)下，迅速加熱混合溶液 至280°C，并保溫90min，然后自然冷卻至室溫，向得到的混合物中加入無水乙醇，經(jīng)離心得 沉淀物，再次用無水乙醇洗滌，離心，干燥，得到納米氧化鋅。3. -種納米氧化鋅制備方法，其特征在于： 稱取硫酸鋅〇 . 34g放入燒杯中，加入60g去離子水，將燒杯置于磁力攪拌器上，室溫下 攪拌至完全溶解，再向上述溶液中加入0.20g碳酸鉀，室溫下磁力攪拌至反應(yīng)完全，離心得 白色沉淀物Zn5(C0 3)2(0H)6;將上述沉淀物倒入三口燒瓶，量取2g苯甲酰氯、乙烯基三乙氧 基硅烷2g、丙烯酸羥乙酯8g加入三口瓶，磁力攪拌，抽真空，利用電熱套加熱三口瓶內(nèi)混合 液至160°C，并保溫30min;在磁力攪拌和氮?dú)獗Ｗo(hù)下，迅速加熱混合溶液至280°C，并保溫 90min，然后自然冷卻至室溫，向得到的混合物中加入無水乙醇，經(jīng)離心得沉淀物，再次用無 水乙醇洗滌，離心，干燥，得到納米氧化鋅。4. 一種納米氧化鋅制備方法，其特征在于： 稱取硫酸鋅〇 . 42g放入燒杯中，加入70g去離子水，將燒杯置于磁力攪拌器上，室溫下 攪拌至完全溶解，再向上述溶液中加入0.20g碳酸鉀，室溫下磁力攪拌至反應(yīng)完全，離心得 白色沉淀物Zn5 (⑶3)2(0H)6 ;將上述沉淀物倒入三口燒瓶，取2g硬酯酰氯、乙烯基三乙氧基 硅烷2g、甲基丙烯酸羥乙酯8g加入三口瓶，磁力攪拌，抽真空，利用電熱套加熱三口瓶內(nèi)混 合液至160°C，并保溫30min;在磁力攪拌和氮?dú)獗Ｗo(hù)下，迅速加熱混合溶液至280°C，并保溫 90min，然后自然冷卻至室溫，向得到的混合物中加入無水乙醇，經(jīng)離心得沉淀物，再次用無 水乙醇洗滌，離心，干燥，得到納米氧化鋅。5. -種納米氧化鋅制備方法，其特征在于： 稱取硫酸鋅〇 . 26g放入燒杯中，加入80g去離子水，將燒杯置于磁力攪拌器上，室溫下 攪拌至完全溶解，再向上述溶液中加入0.20g碳酸鉀，室溫下磁力攪拌至反應(yīng)完全，離心得 白色沉淀物Zn5 (⑶3) 2 (OH)6;將上述沉淀物倒入三口燒瓶，量取2g十七烷酰氯、乙烯基三乙 氧基硅烷2g和衣康酸8g加入三口瓶，磁力攪拌，抽真空，利用電熱套加熱三口瓶內(nèi)混合液至 160°C，并保溫30min;在磁力攪拌和氮?dú)獗Ｗo(hù)下，迅速加熱混合溶液至280°C，并保溫90min， 然后自然冷卻至室溫，向得到的混合物中加入無水乙醇60g，經(jīng)離心得沉淀物，再次用無水 乙醇洗滌，離心，干燥，得到納米氧化鋅。
【文檔編號】B82Y40/00GK106006712SQ201610531007
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年7月7日
【發(fā)明人】張訓(xùn)龍
【申請人】安徽省含山縣錦華氧化鋅廠