[发明专利]一种氧化锌微纳米材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种氧化锌微纳米材料的制备方法，具体包括以下步骤：(1)将ZnCl₂和ChCl按摩尔比2：1配制成ZnCl₂/ChCl低共熔溶剂；(2)在ZnCl₂/ChCl低共熔溶剂中加入与低共熔溶剂体积比为1～2：1的蒸馏水，室温下搅拌均匀，再用氨水调节pH值至8～10，得到乳白色溶液；(3)将乳白色溶液转移至聚四氟内衬的水热合成反应釜中，再置于烘箱中120～160℃进行水热反应，后经冷却、离心、洗涤、干燥得到白色粉末状固体；(4)将白色粉末状固体转移至管式炉中，空气气氛中450～550℃煅烧，冷却后得到白色ZnO微纳米材料。本发明具有操作简单、反应条件温和、ZnO微纳米材料形貌可控等优点。

技术领域

本发明涉及功能材料制备技术领域，特别是涉及一种以ZnCl₂/ChCl低共熔溶剂为原料制备氧化锌微纳米材料的方法。

背景技术

氧化锌(ZnO)俗称锌白，作为一种典型的II-VI族直接带隙n型半导体材料，在化学工业、医药、能源、光催化降解和环境保护等方面得到了广泛的应用。例如，ZnO微纳米材料在波长低于387nm的紫外光照射下，可激发产生光生电子-空穴对，生成羟基自由基(·OH)和超氧自由基(·O₂^–)等具有强氧化能力的活性自由基，可用于光催化降解有机染料等污染物。因此，ZnO微纳米材料的制备引起了人们的兴趣和关注。目前，制备ZnO微纳米材料的方法主要包括水热法、化学气相沉积法、溶胶凝胶法和化学沉淀法等。研究结果表明，不同制备方法获得的ZnO微纳米材料在形貌和微观结构上有较大的区别，并最终影响ZnO材料的物理化学性质和其应用性能(A.Moezzi et al.Chemical Engineering Journal，2012，185-186：1-22)。因此，有关ZnO微纳米材料的可控制备已经成为了研究热点。

低共熔溶剂(DESs)是由氢键受体(HBA)(一般为季铵盐)与氢键供体(HBD)(一般为羧酸、多元醇、尿素等)或由季铵盐与金属盐类物质在一定按一定摩尔比混合，通过氢键相互作用而自缔合形成的一种共熔盐，其凝固点显著低于各个组分纯物质的熔点(E.L.Smithet al.Chemical reviews，2014，114：11060-11082)。低共熔溶剂的物理化学性质与离子液体非常相似，因此也有学者把它归为一类新型离子液体或离子液体类似物。例如，由尿素(Urea)和氯化胆碱(ChCl)按照摩尔比2：1组成的Urea/ChCl低共熔溶剂，其熔点为12℃(远低于Urea的熔点：132～135℃和ChCl的熔点：302～305℃)。低共熔溶剂具有制备简单、溶解性强、生物相容性好和易回收使用等优点，作为一种新型绿色溶剂在ZnO等微纳米材料制备领域已有一定的应用。例如，李奡麒等采用Urea/ChCl低共熔溶剂辅助水热法合成分层球状微/纳米ZnO晶体(李奡麒等.高等学校化学学报，2015，36：165-170)。目前所报道的采用低共熔溶剂制备ZnO微纳米材料的方法，主要是先利用低共熔溶剂的强极性溶解ZnO，然后在反溶剂存在下通过水热反应来调控ZnO微纳米材料的形貌，而有关直接采用锌盐本身形成的低共熔溶剂来制备ZnO微纳米材料，尚未见公开文献报道。研究表明，将ZnCl₂和ChCl按一定摩尔比混合可得到ZnCl₂/ChCl低共熔溶剂(A.P.Abbott et al.Journal ofElectroanalytical Chemistry，2007，599：288-294)。如果采用ZnCl₂/ChCl低共熔溶剂为锌源制备ZnO微纳米材料，利用ChCl与ZnCl₂之间的相互作用使ZnCl₂处于结构有序状态，从而有效调控ZnO微纳米材料的形貌和微观结构，那么这将为ZnO微纳米材料的可控制备提供一种新的方法。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种氧化锌微纳米材料的制备方法，具有制备过程简单、反应条件温和、ZnO微纳米材料形貌可控等优点。