[发明专利]单分散无团聚及强紫外吸收的纳米氧化锌的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种单分散无团聚及强紫外吸收的纳米氧化锌的制备方法，属无机化学化工技术领域及纳米金属氧化物制备工艺技术领域。

背景技术

纳米氧化锌因粒径小、比表面积大、表面能高而具有很高的化学活性，在陶瓷、涂料、橡胶等传统工业领域中使用纳米氧化锌代替普通氧化锌，可以减小氧化锌的使用量，优化生产工艺，极大地提高产品的性能。如在陶瓷工业中用纳米氧化锌代替普通氧化锌，可使陶瓷的烧结降低400～600℃，有效地降低能耗，而且陶瓷制品外观光亮、质地致密、性能优异，并具有抗菌除臭和自洁的新功能。涂料工业中，使用纳米氧化锌可比普通氧化锌减少1/3的用量，涂料的各项指标却大大提高，如外墙涂料中使用纳米氧化锌粉体时，其耐洗性提高了8倍。橡胶工业是氧化锌的最大用户，氧化锌被用作为活性剂、补强剂和着色剂，使用纳米级氧化锌后，橡胶制品的耐磨性、防老化、抗摩擦着火、使用寿命等性能都大大提高。应用于纺织和日化工业，具有抗菌、消毒、除臭的功能。另外，纳米氧化锌由于具有优异的光、磁、催化等特性，在环保、美容等新兴行业和平面显示、微波、图像记录等高新技术领域也得到了广泛的应用。

纳米氧化锌诸多优异的性质和广阔的应用领域，吸引了世界上很多国家投入大量的资金进行纳米氧化锌的研制开发，我国也把纳米氧化锌的研究列入“863计划”攻关的重大课题。

目前，纳米氧化锌的合成方法有很多报道。按制备原料来分，在固相法、液相法和气相法；按反应物状态来分，有干法和湿法；按制备手段来分，有物理法和化学法。物理法多数要使用高昂贵重的仪器、设备，能耗也十分巨大，且只能得到＜1μm的颗粒。化学法中的醇盐水解法、溶胶-凝胶法、微乳液等均工艺复杂，成本较高；水热法反应条件为高温高压，对设备要求较高，增加了生产成本；只有化学沉淀法条件温和，反应充分，原料价廉易得，但常常由于沉淀剂局部过浓而产生团聚，引起粒子大小不均，极大地影响纳米氧化锌使用效能的发挥。而且，氧化锌纳米粒子分散性越好，粒子越均匀，对紫外线的吸收能力和可见光的透过能力越强，因此如果对化学沉淀法的反应条件加以调整，制备出单分散无团聚粒度可抗的氧化锌纳米粒子，将具有极为重要的研究价值和应用前景。

已有一些公开的方法制备纳米氧化锌粒子，例如：

(1)中国专利CN1686819A公布了一种单分散纳米氧化锌颗粒的制备方法，首先将醋酸锌和氢氧化锂溶于无水乙醇或无水甲醇中，0℃搅拌滴定得到白色胶体溶液。然后将胶体溶液转入高压反应釜进行水热反应。缺点是氢氧化锂价格高，另外水热反应对设备要求高，增加了成本。

(2)中国专利CN1562762公布了一种单分散无团聚及紫外吸收的纳米氧化锌的制备方法，首先将六水合硝酸锌和六次亚甲基四氨分别按照一定的浓度溶解于甲醇溶液中，再加入一定的聚六烯吡咯烷酮，搅拌溶解后，转入四氟乙烯反应器中进行水热反应。该方法有毒污染，原料成本较高，且水热法对设备要求也高。

(3)中国专利CN1626446提供了一种尺寸可控的纳米氧化锌材料的制备方法，首先将聚合物螯合剂溶解在醇水混合溶剂中，然后将含氯化锌水溶液和聚合物螯合剂溶液在反应器中搅拌混合，接着向上述溶液中加入碱水溶液，50～110℃搅拌反应0.5～5h。最后去除混合溶液中的溶剂并通过干燥得到纳米氧化锌。该方法工艺复杂，成本较高。

(4)中国专利CN1556040A公布了一种均匀尺寸的纳米氧化锌颗粒的制备方法，为了解决形核时间不同和生长速度难以控制带来的纳米颗粒尺寸不够均匀的问题，但本试验中使用大量的溴甲苯、溴苯酚等有机溶剂，毒性大，成本高。

(5)美国专利US09/266202提出的利用锌盐气溶胶，经过激光热解，制备纳米有锌。该方法成为高、工艺生产条件难以控制，难以进行工业化生产。

(6)WO 03/080515A1公布了一种气相法制备氧化锌粒子的方法。成本高，工艺复杂。

(7)日本专利JP02311314，公布了一种超细氧化锌的制备方法，该方法将硫化氢气体通入锌和醋酸铵的溶液中，将得到的沉淀分离并分散在非水溶剂中，在200～400℃脱气，然后在500～800℃热处理，得到氧化锌粉体。但成本高，工艺复杂。