本发明专利技术公开一种利用配位聚合物快速反应得到多分散的ZnO微球及其制备方法。所述微球粒径为1‐2μm。制备方法的操作步骤：(1)将Zn(NO3)2·6H2O，1,3,5‐苯三甲酸和乌洛托品溶于N,N‐二甲基甲酰胺中，且将溶液在150℃的油浴中加热30min后得到无定形的多分散微球Solid‐Zn‐BTC。(2)利用化学气相沉积法(CVD,Chemical Vapor Deposition)得到多分散的ZnO微球。将Solid‐Zn‐BTC微粒置于石英舟上并在空气气氛下进行化学气相沉积(CVD)管式炉煅烧。炉温以10℃/min的升温速率升至500℃。在500℃保持30分钟后，获得ZnO微粒。所需材料廉价、制备过程简单，反应温度低、时间短，制得的产品形貌规则，比表面积较大，可控性强，稳定性和重复性好，有很强的可操作性和实用性，在光催化性能及气敏性等领域有潜在的应用价值及实用性。
【技术实现步骤摘要】
一种配位聚合物衍生的ZnO微球的合成方法
本专利技术属于微纳米材料合成
，具体涉及一种配位聚合物衍生的ZnO微球的合成方法，得到形貌均一和多分散的ZnO微球。
技术介绍
ZnO是一种具有较宽的带隙(3.37eV)和较高的激子结合能(60eV)的新型II-VI族半导体材料，具有独特的电学、光电学、磁学特性，在光电子材料和器件方面有很广泛的应用，而这些应用主要依赖于氧化锌的形貌。因此，近几年来，不同形貌ZnO的制备及性能研究备受关注。ZnO形貌控制方法有很多种，例如表面活性剂覆盖法、软硬模板法、自组装法、自旋转纳米带或纳米片法。目前已合成出各种形貌的一维ZnO纳米结构，包括纳米棒、纳米线、纳米带、纳米管、纳米钉等，以及二维的ZnO纳米片等。与其它形貌的ZnO相比较，三维ZnO材料因具有非常独特的几何结构与物理化学性能从而成为一个热点。迄今为止，已合成的三维ZnO主要有球状、花状、蒲公英状、星状、树枝状、海胆状等。目前来说，ZnO材料的制备方法主要是固相法，气相法和液相法三大类。其中液相法因具有制备温度低、成本低廉、可大面积制备等优点，而成为一种经济的方法，并因此得到了广泛研究。而水热/溶剂热合成法由于设备简单、反应温和、产物结晶度好和纯度较高等特点而成为液相法中进行无机材料合成和晶体生长的重要途径和有效手段。但是制备三维ZnO材料的方法还有待于发展，运用简单、可重复性好、低成本的合成方法制备三维ZnO仍具有很大的挑战性。
技术实现思路
本专利技术提供了一种利用配位聚合物快速反应得到多分散的ZnO微球的方法。本专利技术还提供了该ZnO微球的制备方法，本专利技术采用配位聚合物快速反应法制备ZnO微球，其操作过程简单、反应温和、产物结晶度好、重复性及可控性好。为了达到上述专利技术目的，本专利技术具体技术方案如下：一种ZnO微球的制备方法，其特征在于，包括步骤：(1)将Zn(NO3)2·6H2O，1,3,5-苯三甲酸和乌洛托品溶于N,N-二甲基甲酰胺中，将溶液在150℃的油浴中加热30min后得到无定形的多分散微球Solid-Zn-BTC。(2)利用化学气相沉积法(CVD,ChemicalVaporDeposition)得到多分散的ZnO微球。进一步地，在所述步骤中，Solid-Zn-BTC球体的尺寸为2～4μm，表面较光滑，微球由Zn2+和BTC构建块构建，这是通过检测锌，碳和氧原子所证明的。进一步地，在所述步骤中，Solid-Zn-BTC球体的BET表面积为1.27m2g-1。进一步地，在所述步骤中，ZnO微球微粒大小为1～2μm，表面粗糙。进一步地，在所述步骤中，ZnO微球的BET表面积为16.02m2g-1。进一步地，在所述步骤中，所述固相物经离心、洗涤、并在85℃下进行真空干燥12h，获得所述的ZnO微球。本专利技术利用配位聚合物快速反应得到多分散的ZnO微球，提供了一种制备ZnO的全新方法。该方法所需材料廉价、制备过程简单，操作简便，反应温度低、时间短，制得的产品形貌规则，比表面积较大，形貌可控性强，稳定性和重复性好，具有很强的可操作性和实用性，其中在光催化性能及气敏性等领域具有潜在的应用价值及很强的实用性。附图说明图1为本专利技术制备多分散ZnO微球的示意图；图2为溶剂热法合成了微米级Solid-Zn-BTC球体的扫描电子显微镜(SEM)图；图3为Solid-Zn-BTC球体的N2吸附-解吸曲线和孔径分布(PSD)曲线；图4为Solid-Zn-BTC球体的粉末X射线衍射(PXRD)图；图5为Solid-Zn-BTC球体在空气气氛下的热重分析(TGA)图；图6为化学气相沉积法(CVD)得到多分散的ZnO微球的扫描电子显微镜(SEM)图，其中，(a)和(b)为同一样品不同放大倍数下的SEM图，对应的标尺大小分别为10μm、2μm；图7为化学气相沉积法(CVD)得到多分散的ZnO微球的透射电子显微镜(TEM)图，其中，(a)为该样品在1μm标尺下的TEM图，(b)在ZnO微球边缘处的高分辨透射电子显微镜图(HR-TEM)，(b)中的插图显示了指向ZnO微球的(101)面的晶格条纹；图8为化学气相沉积法(CVD)得到多分散的ZnO微球的N2吸附-解吸曲线和孔径分布(PSD)曲线；图9为化学气相沉积法(CVD)得到多分散的ZnO微球的粉末X射线衍射(PXRD)图。具体实施方式下面通过实施例，结合附图进一步详细描述本专利技术，但本专利技术并不限于以下实施例。本专利技术公开了一种ZnO微球的制备方法，该方法以配位聚合物Solid-Zn-BTC球体为原料，采用化学气相沉积法(CVD)得到多分散的ZnO微球；换句话说，本专利技术提供了一种全新的ZnO微球的制备方法。根据本专利技术的ZnO微球的制备方法包括下述步骤：(1)在Synware耐压管中采用常规溶剂热法合成了微米级Solid-Zn-BTC球体，其中H3BTC(H3BTC＝1,3,5-苯三甲酸，90mg，0.420mmol)，HMTA(HMTA＝六亚甲基四胺或乌洛托品，30mg，0.214mmol)和Zn(NO3)2·6H2O(186mg，0.630mmol)溶于60mLDMF(DMF＝N,N-二甲基甲酰胺)中。在超声波清洗机中继续搅拌20min，将溶液在150℃的油浴中加热30min。之后，将混合物在室温下静置1小时，分离所制备的颗粒，随后通过离心-再分散循环用DMF和乙醇洗涤数次。最后在真空干燥箱(85℃)中干燥12小时，得到无定形的多分散微球Solid-Zn-BTC球体。(2)利用化学气相沉积法(CVD,ChemicalVaporDeposition)得到多分散的ZnO微球。将Solid-Zn-BTC微粒(200mg)置于石英舟上并在空气气氛下在化学气相沉积(CVD)管式炉中煅烧。炉温以10℃/min的升温速率升至500℃。在500℃保持30分钟后，所得的ZnO微粒自然冷却至室温。得到的多分散ZnO微球约60mg，产率为前体的30％(如图1所示)。图2是溶剂热法合成了微米级Solid-Zn-BTC球体的扫描电子显微镜(SEM)图，从图中可以看出：具有光滑表面的多分散微球，微粒的尺寸为2～4μm。图3是Solid-Zn-BTC球体的N2吸附-解吸曲线和孔径分布(PSD)曲线，从图中可以看出：Solid-Zn-BTC球体存在介孔和大孔的特性，经BET测试，其比表面积为1.27m2g-1。图4为Solid-Zn-BTC球体的粉末X射线衍射(PXRD)图，从图中可以看出：所得Solid-Zn-BTC球体为无定形。图5为Solid-Zn-BTC球体在空气气氛下的热重分析(TGA)图，从图中可以看出：所得Solid-Zn-BTC球体在在空气气氛下中转化为ZnO的温度大约在480-500℃。图6为化学气相沉积法(CVD)得到多分散的ZnO微球的扫描电子显微镜(SEM)图，从图中可以看出：ZnO微粒(1～2μm)的尺寸明显小于作为起始底物Solid-Zn-BTC微粒，且表面较粗糙。图7为化学气相沉积法(CVD)得到多分散的ZnO微球的透射电子显微镜(TEM)图和高分辨透射电子显微镜图(HR-TEM)，从图中可以看出：证实了所得的ZnO的结构，具有指向ZnO微球的(101)面的晶格条纹。图8为化学气相沉积法(本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种配位聚合物衍生的ZnO微球的制备方法，其特征是包括下列步骤：(1)多分散的Solid‑Zn‑BTC微球的制备在Synware耐压管中采用常规溶剂热法合成了微米级Solid‑Zn‑BTC微球，其方法为将H3BTC，HMTA和Zn(NO3)2·6H2O溶于60mL DMF中，其中H3BTC＝1,3,5‑苯三甲酸，90mg，0.420mmol；HMTA＝六亚甲基四胺或乌洛托品，30mg，0.214mmol；Zn(NO3)2·6H2O为186mg，0.630mmol；然后在超声波清洗机中继续搅拌20min，将溶液在150℃的油浴中加热30min，之后，将混合物在室温下静置1小时，分离所制备的颗粒，随后通过离心‑再分散循环用DMF和乙醇洗涤数次，最后在真空干燥箱以85℃条件下中干燥12小时，获得所述的Solid‑Zn‑BTC微球，该Solid‑Zn‑BTC微球具有光滑表面的多分散微球，尺寸为2～4μm，Solid‑Zn‑BTC微球由Zn2+和BTC构建块构建，Solid‑Zn‑BTC微球的PXRD图在10‑15°的2θ范围内具有宽峰，这表明相对非晶的特征；(2)利用化学气相沉积法得到多分散的ZnO微球将200mg Solid‑Zn‑BTC微球置于石英舟上并在空气气氛下进行化学气相沉积管式炉煅烧，炉温以10℃/min的升温速率升至500℃，在500℃保持30分钟后，所得的ZnO微粒自然冷却至室温，得到的多分散ZnO微球60mg，产率为前体的30％，Solid‑Zn‑BTC球体的原始形状在煅烧后形貌在ZnO微粒中保存，ZnO微粒的粒径为1～2μm，其尺寸明显小于作为起始底物Solid‑Zn‑BTC微球，为六方纤锌矿相，该ZnO微粒在PXRD的衍射峰与氧化锌的六方纤锌矿相：在2θ＝31.5，34.3和36.3处的三个衍射峰分别归属于ZnO微球的(100)，(002)和(101)晶面，该氧化锌的六方纤锌矿相的标准卡片选择为JCPDS No.36‑1451。...
【技术特征摘要】
1.一种配位聚合物衍生的ZnO微球的制备方法，其特征是包括下列步骤：(1)多分散的Solid-Zn-BTC微球的制备在Synware耐压管中采用常规溶剂热法合成了微米级Solid-Zn-BTC微球，其方法为将H3BTC，HMTA和Zn(NO3)2·6H2O溶于60mLDMF中，其中H3BTC＝1,3,5-苯三甲酸，90mg，0.420mmol；HMTA＝六亚甲基四胺或乌洛托品，30mg，0.214mmol；Zn(NO3)2·6H2O为186mg，0.630mmol；然后在超声波清洗机中继续搅拌20min，将溶液在150℃的油浴中加热30min，之后，将混合物在室温下静置1小时，分离所制备的颗粒，随后通过离心-再分散循环用DMF和乙醇洗涤数次，最后在真空干燥箱以85℃条件下中干燥12小时，获得所述的Solid-Zn-BTC微球，该Solid-Zn-BTC微球具有光滑表面的多分散微球，尺寸为2～4μm，Solid-Zn-BTC微球由Zn2+和BTC构建块构建，Solid-Zn-BTC微球的PXRD图在10-15°的2θ范围内具有宽峰，这表明相对非晶的特征；(2)利用化学气相沉积法得到多分散的ZnO微球将200mgSolid-Zn-BTC微球置于石英舟上并在空气气氛下进行化学气相沉积管式炉煅烧，炉温以10℃/min的升温速率升至500℃，在500℃保持30分钟后，所得的ZnO微粒自然冷却至室温，...
【专利技术属性】
技术研发人员：钱金杰，
申请(专利权)人：温州大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33
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