一种氧化锌晶须负载铜银的制备方法技术

技术编号:5221198 阅读:222 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
一种氧化锌晶须负载铜银的制备方法,采用不同混合方法,将四针状氧化锌晶须与镀锌层或金属锌粉结合,然后将混合物加入到含铜3~50g/L、含银1~40g/L的单金属离子水溶液或氨水溶液或同时含铜、银金属离子的混合金属离子水溶液或氨水溶液;使铜、银以金属态与四针状氧化锌晶须结合,获得负载铜、银或铜银两种金属的四针状氧化锌晶须,经过滤、干燥,获得负载1~10%金属铜或0.5~9%金属银或0.5~12%铜银的四针状氧化锌晶须产品,可用于复合材料制备;滤液经补充铜盐、银盐后重复使用。处理过程简单,无大量废水产生,设备要求低、投资少,制备过程容易控制,生产成本低,不使用有毒试剂,特别适合不同的处理规模和要求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及,属无机材料制备技术和表面改 性
尤其是涉及在四针状氧化锌晶须表面负载金属铜、银,用作制备各种功能复合 材料的原料。
技术介绍
氧化锌是II-VI族具有纤锌矿晶体结构的宽禁带直接带隙半导体,具有独特的 电、光、磁、力学等性质,在催化剂、微电子器件、光电器件、环保、太阳能电池和复合材料等 具有重要的研究价值和广阔的应用前景,是一种重要的多功能材料。作为一种特殊形貌的氧化锌,四针状氧化锌晶须是氧化锌的单晶体,呈立体四针 状,即晶须有一核心,从核心径向方向伸展出四根针状晶体,每根针状体均为单晶体微纤 维,任意两个针状体的夹角为109°。除具有普通氧化锌的性质外,四针状氧化锌晶须还具 有极高的力学强度和弹性模量、拉伸强度、耐高温(1700°C以上)等特点。因此,四针状氧化 锌晶须不仅是一种性能独特的功能材料,而且也是一种高性能的结构材料。在高分子材料 抗静电、耐磨防滑、半导体、压电、微波吸收、减振降噪、陶瓷增韧抗碎裂、增强材料、抗菌复 合材料、光催化等复合材料制备方面,已经表现出优越的性能。四针状氧化锌晶须一般不单独使用,通常作为复合材料制备的原料,为了与其它 材料相匹配,并提高复合材料的性能和功能,需要对四针状氧化锌晶须进行表面性处理,由 于用途不同,改性的方法和手段差别很大。国内有关氧化锌改性的研究表明(1)、以四针状氧化锌晶须为吸收剂的吸波材料具有分散性好、质量轻、兼容性好、 高频段吸波效果好以及涂层附着力强等优点,但四针状氧化锌晶须吸波材料在低频段吸波 效果差。铁氧体Fe3O4颗粒等作为吸波材料具有吸收效率高、涂层薄等特点,尤其是在低频 段具有很好的吸波效率,但其密度大,稳定性差。以将四针状氧化锌晶须与Fe3O4颗粒复合, 改善其在低频和高频波段均获得良好的吸波性能,从而在吸波材料方面得到更好的应用。(2)、采用化学气相沉积的方法,热分解五羰基铁制备铁包覆的四针状氧化锌晶 须,采用适当的反应温度将铁沉积到四针状氧化锌晶须的针体表面,铁的粒径为亚微米级, 铁包四针状氧化锌晶须的电磁性能较纯四针状氧化锌晶须晶须有了很大的提高。(3)、分别用硅烷偶联剂KH550、KH560和KH570对四针状氧化锌晶须进行表面改性 研究,处理后的四针状氧化锌晶须与聚丙烯基体界面作用良好,所制备的复合材料力学性 能优于未经处理的纯四针状氧化锌晶须所制备的材料。(4)、利用水浴法在石英衬底上生长出高质量的氧化锌纳米棒,并在该纳米棒的表 面用射频磁控溅射的方法镀上40nm的银薄膜。银基本上以颗粒的形式包覆在氧化锌纳米 棒的表面。结果表明,该复合材料的发光强度较纯纳米棒也有一定的增强,为氧化锌纳米棒 与金属纳米的复合材料作为紫外激光材料提供了基础。(5)、氧化锌等光催化型抗菌剂由于其无毒,无特殊气味,无刺激性,本身为白色、 颜色稳定性好,高温下不变色、不分解,价格低廉等优点。但在实际应用中却存在两个缺点①其带隙较宽,光吸收仅局限于紫外光区,限制了对太阳光能的充分利用;②纳米半导体氧 化物受光照产生的光生载流子有可能在氧化物粒子内部和表面上重新复合而降低氧化物 的光催化效率,这导致了其抗菌性能的降低。大连理工大学邱介山教授等采用沉积沉淀法 和浸渍法载银两种方法对微/纳米氧化锌进行了改性处理。沉积沉淀法制备载银氧化锌 时,先超声分散含氧化锌的水溶液,加入一定量的的硝酸银水溶液,避光搅拌,然后用氢氧 化钠调节溶液PH值,继续搅拌一定时间后,经离心分离、洗涤、干燥后,然后在200°C焙烧, 并在氢气流中还原一小时,最后在N2气氛中钝化至室温。浸渍法制备载银氧化锌时,先超声 分散含氧化锌的水溶液,加入一定量的硝酸银水溶液,避光搅拌,然后加入一定量的稀盐酸 或硫酸水溶液,继续搅拌并静置一定时间后,经离心过滤、洗涤,在60°C下干燥,获得载氯化 银或硫酸银的氧化锌。抗菌试验研究结果说明,复合材料的抗菌性能来源于银和氧化锌的 协同作用,与载体氧化锌的形态和尺度密切相关。当载体自身抗菌性能较弱时,这种协同作 用更加明显,载银量对复合材料的抗菌性能影响强著。但沉积沉淀法载银氧化锌产品的颜 色为褐色,这严重影响了其应用范围,而银的难溶盐氯化银或硫酸银为白色或浅黄色粉末, 具有一定的杀菌性能,但与负载物结合不够紧密,导电性差,应用受限。以上研究结果表明,表面改性是提高氧化锌性能的重要手段,特别对于四针状氧 化锌晶须用作复合材料制备的原料时,为了提高复合材料的综合性能,针状氧化锌晶须的 表面改性受到广泛重视。在导电基体上,用电镀的方法可获得致密镀银层,而化学镀银法是在非导体材料 表面制备金属银层的一种有效方法。银标准电极电位较正(+0.8V),容易还原,一般采用像 甲醛、葡萄糖、酒石酸盐或二甲基胺基硼烷等弱还原剂,此外还有硫酸胼、水合胼等较强的 还原剂,即可进行化学镀银。但由于不同材料表面性质差异较大,常采取的化学镀银工序包 括除油、水洗、氧化、水洗、敏化、水洗、活化、水洗、化学镀银、水洗、干燥,其中分别采用氯化 亚锡、氯化钯作敏化剂和活化剂,处理工艺烦琐。化学镀银时效果较好的甲醛还原剂有毒, 还需要单独分别配制银盐液、还原剂溶液,占用设备较多。在非导体材料表面化学镀铜工序与化学镀银相似,但与化学镀银相比,化学镀铜 镀液成分更复杂,大量使用柠檬酸钠、硼酸、氢氧化钠和其它添加剂。除使用甲醛还原剂等 外,还常用次磷酸钠、硼氢化物等强还原剂,镀层中磷含量较高,大量镀后液重复使用较困 难。本专利技术公开的氧化锌晶须负载铜银的制备方法,先制备四针状氧化锌晶须和金属 锌的混合物,再在可溶性铜盐、硝酸银或银氨的水溶液中处理,从而在四针状氧化锌晶须表 面负载金属银、铜或铜银两种金属。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供,简化负载金属铜、银 的工序和操作条件,根据四针状氧化锌晶须制备工艺的特点,在四针状氧化锌晶须表面负 载一定量的金属铜、银或铜银,负载金属与四针状氧化锌晶须结合紧密,负载金属量可控, 改善负载铜、银后氧化锌晶须的颜色,产品可满足制备抗菌材料和复合材料的不同要求,制 备工艺方法适合不同目的和生产规模的需要。本专利技术的目的是通过以下方案实现的1、将四针状氧化锌晶须与镀锌层或金属锌粉结合,制备四针状氧化锌晶须与镀锌 层或金属锌粉的混合物,然后加入到可溶性铜盐、银盐的水溶液或氨水溶液中,使铜、银以 金属态与四针状氧化锌晶须结合,经过滤、干燥,获得负载铜、银或铜银两种金属的四针状 氧化锌晶须,滤液经补充铜盐、银盐后重复使用。2、镀锌层或金属锌粉用量为四针状氧化锌晶须质量的0.5 15%,制备四针状氧 化锌晶须与镀锌层或金属锌粉的混合物的方法包括三种①混合物A 将四针状氧化锌晶须置于密闭的加热炉内,充入保护性气体氮气,控 制四针状氧化锌的加热温度在300 800°C,将860 1020°C的锌蒸气通过四针状氧化锌 晶须层,处理10 15分钟,在四针状氧化锌晶须上形成镀锌层,冷却至室温后迅速取出,密 闭保存;②混合物B 将蒸发冷凝法产出的普通金属锌粉放入1 5 %的硫酸或盐酸水溶液 中浸泡1 4分钟,过滤后用水洗涤一次,在锌粉中加入乙醇,然后加入四针状氧化锌晶须, 充分搅拌、混合,过滤后将四针状氧化锌晶须与金属锌粉的混合物在60 70°C下真空干燥 本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种氧化锌晶须负载铜银的制备方法,将四针状氧化锌晶须与镀锌层或金属锌粉结合,制备四针状氧化锌晶须与镀锌层或金属锌粉的混合物,然后加入到由可溶性铜盐、银盐配成单金属离子的水溶液或氨水溶液或同时含铜、银金属离子的混合金属离子的水溶液或氨水溶液中,使铜、银以金属态与四针状氧化锌晶须结合,经过滤、干燥,获得负载金属铜或金属银或铜银的四针状氧化锌晶须产品;其特征包括以下步骤:  将四针状氧化锌晶须与镀锌层或金属锌粉结合,制备四针状氧化锌晶须与镀锌层或金属锌粉的混合物,镀锌层或金属锌粉用量为四针状氧化锌晶须质量的0.5~15%;然后加入到由可溶性铜盐、银盐配成的含铜3~50g/L、含银1~40g/L的单金属离子水溶液或氨水溶液或同时含铜、银金属离子的混合金属离子水溶液或氨水溶液中,使铜、银以金属态与四针状氧化锌晶须结合,经过滤、干燥,获得负载金属铜或金属银或铜银的四针状氧化锌晶须产品;滤液经补充铜盐、银盐后重复使用。

【技术特征摘要】
一种氧化锌晶须负载铜银的制备方法,将四针状氧化锌晶须与镀锌层或金属锌粉结合,制备四针状氧化锌晶须与镀锌层或金属锌粉的混合物,然后加入到由可溶性铜盐、银盐配成单金属离子的水溶液或氨水溶液或同时含铜、银金属离子的混合金属离子的水溶液或氨水溶液中,使铜、银以金属态与四针状氧化锌晶须结合,经过滤、干燥,获得负载金属铜或金属银或铜银的四针状氧化锌晶须产品;其特征包括以下步骤将四针状氧化锌晶须与镀锌层或金属锌粉结合,制备四针状氧化锌晶须与镀锌层或金属锌粉的混合物,镀锌层或金属锌粉用量为四针状氧化锌晶须质量的0.5~15%;然后加入到由可溶性铜盐、银盐配成的含铜3~50g/L、含银1~40g/L的单金属离子水溶液或氨水溶液或同时含铜、银金属离子的混合金属离子水溶液或氨水溶液中,使铜、银以金属态与四针状氧化锌晶须结合,经过滤、干燥,获得负载金属铜或金属银或铜银的四针状氧化锌晶须产品;滤液经补充铜盐、银盐后重复使用。2.由权利要求1所述的一种氧化锌晶须负载铜银的制备方法,其特征是金属锌粉用量 为四针状氧化锌晶须质量的0. 5 15%,制备四针状氧化锌晶须与镀锌层或金属锌粉的混 合物的方法包括三种①混合物A将四针状氧化锌晶须置于密闭的加热炉内,充入保护性气体氮气,控制四 针状氧化锌的加热温度在300 800°C,将860 1020°C的锌蒸气通过四针状氧化锌晶须 层,处理10 15分钟,在四针状氧化锌晶须上形成镀锌层,冷却至室温后迅速取出,密闭保 存;②混合物B将蒸发冷凝法产出的普通金属锌粉放入1 5%的硫酸或盐酸水溶液中浸 泡1 4分钟,过滤后用水洗涤一次,在锌粉中加入乙醇,然后加入四针状氧化锌晶须,充分 搅拌、混合,过滤后将四针状氧化锌晶须与金属锌粉的混合物在60 70°C真空干燥2 4 小时;③混合物C将蒸发冷凝法产出的普通金属锌粉放入1 5%的硫酸或盐酸水溶液中 浸泡1 4分钟,过滤后用水洗涤一次,在锌粉中加...

【专利技术属性】
技术研发人员:李敦钫王成彦尹飞陈永强揭晓武杨永强
申请(专利权)人:北京矿冶研究总院
类型:发明
国别省市:11

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