[发明专利]一种由纳米片组装的三维层状多孔氧化锌微球的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型的氧化锌微球的制备方法，尤其涉及一种由纳米片组装成的层状多孔氧化锌微球的制备方法。

背景技术

氧化锌是一种带隙很宽的半导体材料(在常温下约为3.3eV)，它拥有60meV的激子结合能，具有良好的光、电性能和热稳定性，在光催化、传感器、太阳能电池、抗菌材料等方面具有广阔的应用前景。纳米材料的性能很纳米材料的性能很大程度上取决于其形貌和尺寸，因此，控制合成不同形貌的氧化锌纳米材料可以一定程度上改变或提高其性能，这在基础研究和实际应用上都有很重要的意义，成为了当今许多学科科研工作者的研究热点。近年来，大量的研究集中在制备由低维的纳米单元(例如纳米颗粒、纳米棒、纳米线、纳米片等)组装成的三维立体微结构上，这些三维结构的氧化锌一般具有多孔结构，而多孔结构由于具有低密度、高比表面等性质在污水污染物吸附、催化剂载体、气敏传感器、微反应器等方面有着广泛的应用前景。

三维层状多孔氧化锌微球的制备方法主要有化学气象沉积法和水热法。其中化学气象沉积法是通过高温下的气相反应和沉积过程得到层状多孔结构的，由于化学气象沉积法需要很高的反应温度，惰性气体保护，高要求的设备等缺陷，很难实现工业化大规模的生产。目前，已经有很多学者用水热法制备三维层状多孔氧化锌微球结构，但大部分都会使用表面活性剂和模板剂等有机添加剂，例如有文献报道，在水热法合成三维层状氧化锌的过程中加入表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)可以得到层状碱式碳酸锌作为前驱物，退火后可以得到层状结构的氧化锌粉体(JPhysChemC，2008，112：11722-11728)。但这些方法需要用昂贵的表面活性剂或者模板剂，不仅提高了成本，而且会对环境造成一定程度的污染，同时这些有机物会吸附在制备的氧化锌颗粒上很难除去。因此研制环境污染小，低成本，操作简单的方法制备高性能的三维层状多孔氧化锌微球还需要不断的探索。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种以锌盐、六亚甲基四胺、硝酸为原料，蒸馏水为溶剂的制备三维层状多孔氧化锌微球的方法。

本发明的目的是这样实现的，以硫酸锌、乙酸锌或者硝酸锌为锌源，六亚甲基四胺为矿化剂，硝酸为pH值调节剂，在聚四氟乙烯高压反应釜中进行水热反应，得到氧化锌微球的前驱体，然后经过热处理得到三维层状多孔氧化锌微球。

本发明制备三维层状多孔氧化锌微球的具体步骤如下：

(1)配制浓度为0.4mol/L的锌盐溶液A，浓度为0.4mol/L六亚甲基四胺溶液B和浓度为2.2mol/L的稀硝酸溶液C；

(2)将溶液A，溶液B和溶液C按5∶5∶1的体积比例混合，得到的混合溶液D在室温下搅拌一定时间；

(3)将以上得到的澄清混合溶液D倒入50mL聚四氟乙烯高压反应釜中在160～180℃下水热反应5～10小时；

(4)待高压反应釜自然冷却至室温，将得到的白色沉淀取出，然后用蒸馏水和无水乙醇交替离心洗涤，然后在60℃的烘箱中干燥；

(5)最后将干燥后的氧化锌前驱体在500℃下热处理5小时得到要制备的三维层状多孔氧化锌微球。

进一步的，所述的锌盐为硫酸锌、乙酸锌或者硝酸锌的一种，水热反应温度为160℃、170℃或者180℃，同时水热反应时间为5小时或者10小时。

本发明利用锌盐、六亚甲基四胺、硝酸为原料没有使用表面活性剂和模板剂，同时以蒸馏水为溶剂避免了使用有机溶剂，降低了成本，克服了众多有机物污染环境的缺点。本发明还具有设备简单，操作方便等特点，有利于实现大规模的工业生产。更重要的是本发明得到了新型的三维层状多孔氧化锌微球具有很大比表面积，有很大的潜在应用价值。

附图说明

图1是实例1所制备三维层状多孔氧化锌微球的扫描电镜(SEM)照片。

图2是实例1所制备三维层状多孔氧化锌微球的X射线衍射图谱。

具体实施方式

以下通过具体实施例用于进一步说明本发明描述的方法，但是并不意味着本发明局限于这些实施例。

实施例1：

一种三维层状多孔氧化锌微球的制备方法，包括如下步骤：

(1)配制浓度为0.4mol/L的乙酸锌溶液A，浓度为0.4mol/L六亚甲基四胺溶液B和浓度为2.2mol/L的稀硝酸溶液C；

(2)将溶液A，溶液B和溶液C按5∶5∶1的体积比例混合，得到的混合溶液D在室温下搅拌一定时间；

(3)将以上得到的澄清混合溶液D倒入50mL聚四氟乙烯高压反应釜中在180℃下水热反应5小时；