[发明专利]一种微-纳米孔隙微结构的八面体氧化锌晶体制备方法

说明书

技术领域

本发明属于无机功能材料技术领域，涉及一种微-纳米孔隙微结构的八面体氧化锌晶体制备方法。

背景技术

氧化锌是一种重要的光电半导体材料，在室温下具有较宽的禁带宽度和较大的激子束缚能，被广泛应用于光电二极管、气体传感器、压敏电阻和光电探测器。纳米氧化锌具有表面效应、小尺寸效应等纳米效应，其性能与传统常规材料大不相同。近年来发现其在光学、电学、磁学、力学等方面展现出许多奇异的功能，使其在电子、陶瓷、橡胶、化纤、生物医药等行业有着极大的应用潜力。氧化锌微粒的形貌、粒径及粒径分布对其性能有着决定性的影响。近年来有关氧化锌粉体的制备方法报道很多，包括溶胶-凝胶法、磁控溅射法、热分解法、水热合成法、直接沉淀法、均匀沉淀法、物理粉碎法、气体蒸发法和化学气相沉积法等，已报道的氧化锌微粒的形貌有球状、空心球状、棒状、管状、花状、带状、片状、环状等结构。其中孔隙型材料具有更大的活性比表面积，在电子敏感、传感器件、日用化工添加剂、光催化降解、自洁净抗菌陶瓷制品等领域有广泛的优势，受到越来越多的关注。

现有的三维多层孔隙型氧化锌的制备方法，该方法采用尿素作沉淀剂，通过60～90℃的回流反应首先得到前驱沉淀产物再经过300~600℃退火处理，最终得到中空棒形微米尺度的氧化锌产品。其中的不足是，尿素分解缓慢，利用率低、反应周期长、且产物形貌及尺寸不均匀，不易控制，不利于产业化技术转化。

现有的孔隙型氧化锌的制备方法，该方法采用碳酸氢铵为沉淀剂，采用PEG400、乙醇为表面活性剂首先制备前驱沉淀物、再采用正丁醇为分散剂，在120℃回流反应，得到具有一定孔隙型特征的氧化锌粉体，其中的不足是，工艺过程繁复，所制备的产物且粒径分布不均匀，形貌也不够均匀。

现有的三维孔隙型氧化锌结构的制备方法，该方法采用草酸为沉淀剂，在70~90℃下首先得到二水合草酸锌前驱物，再将前驱物480~520℃下焙烧，得到具有一定孔隙型特征氧化锌块状（柱状）粉体，其不足是，主要针对多氯联苯污染检测领域。

以上所述的方法中，工艺周期普遍较长，过程繁复、产物形貌不均匀，尺寸不易控制，合成过程中往往需要使用多种化学添加剂，容易造成环境污染和成本增加，不便于产业化生产和技术转化。

发明内容

本发明的目的是提供一种微-纳米孔隙微结构的八面体氧化锌晶体制备方法，解决了现有技术中，工艺周期普遍较长，过程繁复、产物形貌不均匀，尺寸不易控制，合成过程中往往需要使用多种化学添加剂，容易造成环境污染和成本增加的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种微-纳米孔隙微结构的八面体氧化锌晶体制备方法，按照以下步骤实施：

步骤1、在20～40℃恒温搅拌条件下，将0.001~1mol/L的氨水溶液滴加到0.001~1mol/L的无机锌盐水溶液中，滴加速度控制在2~4mL/min，滴加终了再继续搅拌30～60min，本步骤结束时的pH为7~9，得到氢氧化锌沉淀；

步骤2、将步骤1所得的氢氧化锌沉淀，用水洗涤至pH=7，进行离心分离；在20～100℃恒温下陈化4～24h，再次离心分离，在40～100℃干燥12～24h后，得到具有规则的八面体形状的氢氧化锌晶体；

步骤3、将步骤2所得的氢氧化锌晶体在300℃~600℃热处理1~3h，得到具有微-纳米孔隙微结构的八面体氧化锌晶体，即成。

本发明的有益效果是，

1）该方法所得到的产物孔隙型微米氧化锌形貌可控，尺寸均匀，无团聚。氧化锌形貌具有八面体外形，尺寸在4~10um，晶体表面和内部具有微米、亚微米和纳米级孔道结构。

2）该方法工艺简洁，生产周期短，低能耗、生产成本低，适合于大规模的产业化生产。

3）该方法采用水溶剂体系，不需要使用有机溶剂，不需要化学修饰剂或分散剂，对环境无害、无污染，属“绿色化学”合成方法。

4）该方法得到的产物孔隙型八面体氧化锌晶体具有良好的光催化降解甲基橙等有机染料能力，在同等条件下可以达到10～20nm纳米球型ZnO的光催化降解效果和效率。

5）该方法得到的产物孔隙型八面体氧化锌晶体具有优异的紫外光激发光致发光能力，其特征吸收谱位于340～380nm的近紫外宽波长范围，其特征发射光谱位于400～470nm、480～630nm两个宽的可见光波长范围内，具有优异的接近于自然光源的发光特性。

附图说明

图1为本发明实施例1氢氧化锌的典型XRD谱；

图2为本发明实施例1氢氧化锌的SEM形貌照片；