一种氧化锌纳米微球的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种氧化锌纳米微球的制备方法，配制醋酸锌水溶液、三乙醇胺水溶液、磷钨酸乙醇水溶液；在室温条件下，将适量醋酸锌水溶液缓慢加入到适量的磷钨酸乙醇溶液中，搅拌均匀后，再缓慢滴入适量的三乙醇胺溶液，同时升温至６０℃～８０℃，在磁力搅拌下继续反应２ｈ，生成乳白色的溶液，将乳白色的溶液用离心机分离、洗涤，最后置于７０℃干燥箱中于燥２４ｈ，得到氧化锌纳米微球；通过使用磷钨酸添加剂，使纳米微球的制备从一般高温的水热法，成功转变为易实现的低温均相沉淀法，本发明专利技术与目前纳米微球制备方法相比，具有低温、操作简单、污染低等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及具有压电和光电特性的半导体材料，具体涉及一种氧化锌纳米微球的 制备方法。
技术介绍
目前，制备球状ZnO微球的主要方法有水热法、气相法和电化学法等。如Shuang Xu等在160°C下采用水热法制备出粒径可调的ZnO微球；S. S. Hullavarad等人采用直接气 相法，在800°C时蒸发纯锌粉制备得ZnO微球；G. Vijaya Prakash团队先用溶液法生成ZnO 纳米微粒，再通过电化学法成功制备出ZnO微球。但是，这些方法具有一定的不足，如水热反应方法较一般溶液反应复杂、反应的时 间较长，并且会添加有机添加剂等；而气相法对生成设备要求高，反应条件苛刻；最后电化 学法过程一般为两步实现等。这些制备方法上的不足都阻碍了 ZnO微球的规模制备及应 用，使这些方法主要应用于实验室的研究。氧化锌纳米微球制备的相关专利申请主要有一项，即《一种近室温条件下一步固 相化学反应制备氧化锌纳米球及纳米棒的方法》，专利号为CN03128748.4。该法是采用了 固相化学反应法制备氧化锌纳米球。该法具有工艺简便、条件温和、反应不需要水或溶剂、 对环境无污染或污染较少、产率高、能耗少等优点。但是，由于采用的是固相反应法，导致产 品纯度低，粒度分布不均勻等缺点。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种产品纯度高，粒度 分布均勻的氧化锌纳米微球的制备方法。本专利技术的目的通过下述方案实现，包括如下步骤(1)配制 0. 015mol/L 0. 40mol/L 醋酸锌水溶液和 0. 050mol/L 0. 200mol/L 的 三乙醇胺水溶液；(2)取纯乙醇，添加1.00\10-311101/1 2.00\10-311101/1磷钨酸，搅拌使其充分溶解，得到磷钨酸乙醇溶液；(3)量取30ml 40. Oml醋酸锌水溶液、量取30ml 40. Oml磷钨酸乙醇水溶液、 30ml 40. Oml三乙醇胺溶液； 在室温条件下，将醋酸锌水溶液缓慢加入磷钨酸乙醇溶液中，搅拌均勻后，缓慢滴 入三乙醇胺溶液，同时升温至60°C 80°C，在磁力搅拌下继续反应2h，生成乳白色的溶液；(4)将上述乳白色的溶液用离心机分离、洗涤，最后置于70°C 80°C干燥箱中干 燥24h，得到氧化锌纳米微球。上述步骤(2)量取40. Oml 纯乙醇，添加 1. OOX 10_3mol/L 2. 00X 10_3mol/L磷 钨酸，搅拌使其充分溶解，得到磷钨酸乙醇溶液；上述步骤(3)量取35ml醋酸锌水溶液、量取35ml磷钨酸乙醇水溶液、35ml三乙醇 胺溶液。上述步骤(4)将上述乳白色的溶液用离心机分离、用蒸馏水洗涤，最后置于 70°C 80°C干燥箱中干燥24h，得到氧化锌纳米微球。上述步骤(4)将上述乳白色的溶液用离心机分离、用蒸馏水洗涤5次，最后置于 70°C 80°C干燥箱中干燥24h，得到氧化锌纳米微球。上述氧化锌纳米微球的应用广泛应用于光子晶体、药物载体、传感器、太阳能电池。本专利技术的原理如下CH3C00>H0-CH2CH3 ^ or+CH3CooCH2CH3(1)Zn2++20r — ZnO I +2H20(2)本专利技术生成氧化锌的反应机理如方程式(1)、(2)所示。先是有醋酸锌的醋酸根在 无水乙醇中发生酯化，生成氢氧根离子；生成的氢氧根离子再与锌离子反应生成氧化锌微 粒。但是，方程式(1)的酯化过程较缓慢，而磷钨酸的加入可以起到催化作用，使反应(1) 过程大幅提高，所以溶液中很快就会形成许多氧化锌纳米微粒。而加入的三乙醇胺的三乙醇根离子可以吸附在生成纳米微粒表面。一方面阻止微 粒长大，降低Ostwald熟化效应；另一方面具有静电力的三乙醇根离子吸附在纳米微粒表 面，降低了微晶表面能量的各异性，阻碍了微粒朝有利增长方向增长，使微晶的三维增长较 均衡，从XRD衍射图(图1)可以看出。溶液中的微粒由于彼此间的碰撞而相互自组织，形成氧化锌多晶体。在微粒的相 互碰撞过程，会以能量最低的方式结合在一起。由于球状结构具有最低的表面能，所以微粒 通过自组织形成了氧化锌纳米微球。本专利技术与现有技术相比，优点及效果在于(1)通过使用磷钨酸添加剂，使纳米微球的制备从一般高温的水热法，成功转变为 易实现的低温均相沉淀法；(2)本专利技术与目前纳米微球制备方法相比，具有低温、操作简单、污染低等优点；(3)本专利技术直接生成纳米，无需煅烧，故而制得的纳米微球具有相貌单一，粒径均 一，分散性良好；(4)水热法要求是在密闭的反应釜内制备，目前只能实现在实验室内的制备，气相 法对设备要求更高，需要一套相关一起设备。而本专利技术制备过程是一般的中低温溶液反应， 一般的反应设备即可满足。因此，本专利技术具有工艺简便、条件温和、反应不需要水或溶剂、对 环境无污染或污染较少、产率高、能耗少等诸多优点。附图说明图1为本专利技术氧化锌纳米微球的XRD谱。图2为本专利技术氧化锌纳米微球的SEM图像。图3为本专利技术氧化锌纳米微球的紫外_可见光吸收光谱。具体实施例方式下面结合实施例及附图对本专利技术作进一步详细说明，但本专利技术的实施方式不限于4此。实施例1(1)配制0. 025mol/L醋酸锌水溶液和0. IOOmol/L的三乙醇胺水溶液；(2)配制磷钨酸乙醇溶液量取40. Oml乙醇溶液，添加1. OOX 10_3mol/L磷钨酸， 搅拌使其充分溶解，得到磷钨酸乙醇溶液；(3)量取配制好的醋酸锌水溶液40. 0ml、量取配制好的磷钨酸乙醇水溶液 40. 0ml、量取配制好的三乙醇胺水溶液40. 0ml，在室温条件下，将醋酸锌水溶液缓慢加入磷 钨酸乙醇溶液中，搅拌均勻后，缓慢滴入三乙醇胺溶液，同时升温至75°C，在磁力搅拌下继 续反应2h，生成乳白色的溶液；(4)将上述乳白色的溶液用离心机分离、蒸馏水洗涤5次，最后置于70°C干燥箱中 干燥24h，得到氧化锌纳米微球。如图1，所得产物经X射线衍射检验可知为纯的纤锌矿氧化锌；如图2，经电镜扫描观察可知产物形貌为球状氧化锌；如图3，经紫外_可见光吸收实验可知其具有较好的光吸收性能。实施例2(1)配制0. 015mol/L醋酸锌水溶液和0. 050mol/L的三乙醇胺水溶液；(2)配制磷钨酸乙醇溶液量取40. Oml纯乙醇，添加1. OOX 10_3mOl/L磷钨酸，搅 拌使其充分溶解，得到磷钨酸乙醇溶液；(3)量取配制好的醋酸锌水溶液40. 0ml、量取配制好的磷钨酸乙醇水溶液 40. 0ml、量取配制好的三乙醇胺水溶液40. 0ml，在室温条件下，将醋酸锌水溶液缓慢加入磷 钨酸乙醇溶液中，搅拌均勻后，缓慢滴入三乙醇胺溶液，同时升温至60°C，在磁力搅拌下继 续反应2h，生成乳白色的溶液；(4)将上述乳白色的溶液用离心机分离、蒸馏水洗涤5次，最后置于70°C干燥箱中 干燥24h，得到氧化锌纳米微球。如图1，所得产物经X射线衍射检验可知为纯的纤锌矿氧化锌；如图2，经电镜扫描观察可知产物形貌为球状氧化锌；如图3，经紫外_可见光吸收实验可知其具有较好的光吸收性能。实施例3(1)配制0. 40mol/L醋酸锌水溶液和0. 200mol/L的三乙醇胺水溶液；(2)配制磷钨酸乙醇溶液量取40. Oml纯乙醇，添加1. OOX 10_3本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
一种氧化锌纳米微球的制备方法，其特征在于包括如下步骤(1)配制0.015mol/L～0.40mol/L醋酸锌水溶液和0.050mol/L～0.200mol/L的三乙醇胺水溶液；(2)取纯乙醇，添加1.00×10 3mol/L～2.00×10 3mol/L磷钨酸，搅拌使其充分溶解，得到磷钨酸乙醇溶液；(3)量取30ml～40.0ml醋酸锌水溶液、量取30ml～40.0ml磷钨酸乙醇水溶液、30ml～40.0ml三乙醇胺溶液；在室温条件下，将醋酸锌水溶液缓慢加入磷钨酸乙醇溶液中，搅拌均匀后，缓慢滴入三乙醇胺溶液，同时升温至60℃～80℃，在磁力搅拌下继续反应2h，生成乳白色的溶液；(4)将上述乳白色的溶液用离心机分离、洗涤，最后置于70℃～80℃干燥箱中干燥24h，得到氧化锌纳米微球。2.根据权利要求1所述氧化锌纳米微...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡小芳，翁星星，梁秀娟，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：81