一种氧化锌空心微米球及其制备方法技术

一种氧化锌空心微米球及其制备方法。涉及无机纳米材料，提供一种氧化锌空心微米球及其制备方法。所述氧化锌空心微米球为粉末衍射标准联合委员会编号为３６－１４５１的纤锌矿结构氧化锌，直径为５～８μｍ，球壁厚度为０．５～１μｍ。制备方法包括：将六水硝酸锌和六次甲基四胺溶于水中，得溶液Ａ，再将柠檬酸钠加入溶液Ａ中，得溶液Ｂ；将溶液Ｂ放入密闭的高压反应釜中，将高压反应釜放入干燥箱内进行水热反应；水热反应后冷却至室温，打开高压反应釜，将沉淀过滤，洗涤，干燥，即得氧化锌空心微米球。制备方法简便，低温，产出率高，样品位错密度小所述氧化锌空心微米球在药物释放、光催化和染料敏化太阳能电池等领域具有广阔的应用价值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种无机纳米材料，特别涉及。
技术介绍
氧化锌(ZnO)是一种重要的直接宽禁带半导体材料，室温下禁带宽度为3. 37eV, 且激子束缚能高达60meV，大于室温下的离化能26meV。不同形貌的纳米氧化锌材料如纳米 线、纳米管、纳米带、纳米环等在性能上存在着很大差异，这些纳米结构的氧化锌材料显现 出许多不同于块状氧化锌材料的优异特性，在制备纳米光电子器件和纳米电子器件方面发挥重要作用。在氧化锌的众多形貌中，空心球纳米材料是一大类重要的纳米结构材料，其 具有低密度、高比表面、大空腔、特殊的极性及其光学性质，因而在许多领域具有广阔 的应用前景。在医学和制药领域，氧化锌空心球可以作为药物传递的载体、胶囊及支 撑物(Helmut Colfen and Stephen Mann, Higher-Order Organization by Mesoscale Self-Assembly and Transformation of Hybrid Nanostructures， Angewandte Chemie International Edition，2003，42，2350-2365)；在材料领域，氧化锌空心球可以作 为催化剂载体、传感器、光学器件、轻质填充材料等(JiagiK) Yu md Xiaoxiao Yu, Hydrothermal Synthesis and Photocatalytic Activity of Zinc Oxide Hollow Spheres, Environmental Science & Technology，2008，42，4902—4907)阳能电池领域，其初级结构提供了大比表面以吸附更多染料分子，同时其次级结构和孔结 构可以起到光散射中心的作用，提高光的利用率，从而最终提高了电池的光电转换效率 (MattLaw, Lori E. Greene, Justin C. Johnson, Richard Saykally and Peidong Yang， Nanowire dye-sensitized solar cells，Nature Materials，2005，6，455-459)。目前，氧 化锌空心球的制备方法主要有模板法(Xi Wang，Peng Hu，Yuan Fangli, and Lingjie Yu， Preparation and Characterization of ZnO Hollow Spheres and ZnO-Carbon Composite Materials Using Colloidal Carbon Spheres as Templates， Journal of Physical Chemistry C，2007，111，6706-6712)和蒸发法(Pu Xian Gao and Zhong Lin Wang, Mesoporous Polyhedral Cages and Shells Formed by Textured Self-Assembly of ZnO Nanocrystals， Journal ofthe American Chemical Society，2003，125，11299-11305)，然 而无论是模板法和热蒸发法，均存在着缺点，模板法需要相对复杂的工艺，热蒸发法成本和 能耗较高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种氧化锌空心微米球。本专利技术的另一目的在于提供一种工艺简便、成本和能耗较低的氧化锌空心微米球 的制备方法。所述氧化锌空心微米球为粉末衍射标准联合委员会(Joint Committee on PowderDiffraction Standards, JCPDS)编号为36-1451的纤锌矿结构氧化锌，所述氧化锌空心微 米球的直径为5 8 μ m，氧化锌空心微米球的球壁厚度为0. 5 1 μ m，氧化锌空心微米球 的球壳表面具有多孔网状结构。所述氧化锌空心微米球的制备方法包括以下步骤1)将六水硝酸锌和六次甲基四胺溶于水中，得溶液A，再将柠檬酸钠加入溶液A 中，得溶液B;2)将溶液B进行水热反应后冷却至室温，将沉淀过滤，洗涤，干燥，即得氧化锌空 心微米球。在步骤1)中，所述水最好为去离子水，所述六水硝酸锌和六次甲基四胺的摩尔浓 度比可为1 (0. 5 2)，最好为1 1;所述溶液B中Zn2+摩尔浓度可为0. 1 0.3mol/ L，柠檬酸钠摩尔浓度可为0. 02 0. 06mol/L。 在步骤2)中，所述水热反应，可将溶液B放入密闭的高压反应釜中，再将高压反应 釜放入干燥箱内进行水热反应；所述干燥箱可为电热恒温鼓风干燥箱；所述水热反应的温 度可为120 160°C，水热反应的时间可为2 12h ；所述洗涤可先用去离子水洗涤，再用无 水乙醇洗涤；所述干燥可在50 60°C下干燥3 5h。本专利技术所述氧化锌空心微米球的制备方法具有简便、低温、产出率高和样品位 错密度小等优点。通过在水热反应中调节表面活性剂柠檬酸钠的用量，可制备出更优 质的氧化锌空心微米球，符合粉末衍射标准联合委员会(Joint Committee on Powder Diffraction Standards, JCPDS)编号为36-1451的纤锌矿结构氧化锌，所述氧化锌空心微 米球的直径为5 8 μ m，氧化锌空心微米球的球壁厚度为0. 5 1 μ m，氧化锌空心微米球 的球壳表面具有多孔网状结构。所述氧化锌空心微米球在药物释放、光催化和染料敏化太 阳能电池等领域具有广阔的应用价值。附图说明图1为本专利技术制备的氧化锌空心微米球的X射线衍射(XRD)谱图。在图1中，横坐 标为衍射角(度)，纵坐标为衍射峰强度，衍射峰从左到右分别对应JCPDS编号为36-1451 的纤锌矿结构氧化锌的(100)，(002)，(101)，(102)，(110)，(103)，(200)，(112)和(201) 晶面的衍射峰位，说明制备的产物为纯的纤锌矿结构氧化锌。图2为本专利技术制备的氧化锌空心微米球的低倍扫描电镜(SEM)照片。氧化锌空心 微米球的直径范围为5 8μπι。在图2中，标尺为10 μ m。图3为本专利技术制备的氧化锌空心微米球的高倍扫描电镜照片。所述氧化锌空心微 米球的直径约为6 μ m，球壁的厚度约为0. 8 μ m，球壳表面具有多孔网状结构。在图3中，标 尺为2 μ m。具体实施例方式实施例11)将六水硝酸锌和六次甲基四胺溶于去离子水中，在室温搅拌的状态下加入柠 檬酸钠，搅拌溶解后配制成均勻透明溶液，其中六水硝酸锌和六次甲基四胺的摩尔浓度为 1 2，去离子水的体积为20mL，充分搅拌溶解后配置成Zn2+摩尔浓度为0. lmol/L、柠檬酸钠浓度为0. 02mol/L的混合溶液；2)将混合溶液放入密闭的高压反应釜中，再将高压反应釜置入电热恒温鼓风干燥 箱内，在120°C下进行水热反应2h ；3)反应结束后自然冷却至室温，打开高压反应釜，将白色沉淀过滤，用去离子水洗 涤2次，再用无水乙醇洗涤2次，在50°C下干燥3h后得到氧化锌空心微米球。将氧化锌空心微米球用X-射线衍射仪分析，发现产物为JCPDS编号为36-本文档来自技高网...

【技术保护点】
氧化锌空心微米球，其特征在于，所述氧化锌空心微米球为粉末衍射标准联合委员会编号为３６－１４５１的纤锌矿结构氧化锌，所述氧化锌空心微米球的直径为５～８μｍ，氧化锌空心微米球的球壁厚度为０．５～１μｍ，氧化锌空心微米球的球壳表面具有多孔网状结构。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：徐进，王韦强，徐丽丽，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：92[中国|厦门]