直接水解一步法制备纳米氧化锌
纳米氧化锌的制备方法
纳米氧化锌的制备方法集团文件版本号：（M928-T898-M248-WU2669-I2896-DQ586-M1988）纳米氧化锌的制备方法1.方法步骤为:(1)氧化锌溶液配制：将氧化锌置入自身重量5～10倍、４０℃～７５℃的去离子水中，搅拌均匀制成氧化锌溶液；（2）充气反应：向氧化锌溶液通入CO?气体，同时搅拌，加热升温到８５℃～９０℃，保温２４０～450分钟，然后停止通入CO?气体和加热；（3）除水粉碎：将反应后的溶液滤除水后所得物在４００℃以下温度进行烘干，然后粉碎；（4）焙烧：将粉碎物粉碎后再置于２５０℃～600℃环境下焙烧后获得纳米氧化锌。
2.化学法2.1 固相法（1）碳酸锌法利用硫酸锌制得前驱物碳酸锌，在200℃烘1h，得纳米氧化锌初产品:经去离子水、无水乙醇洗涤，过滤，干燥可得纳米氧化锌产品。
（2）氢氧化锌法利用硝酸锌制得前驱氢氧化锌，在600℃保持2h，高温热分解得纳米氧化锌。
2.2液相法（1）直接沉淀法在可溶性锌盐中加入沉淀剂后，当溶液离子的溶度积超过沉淀化合物的溶度积时，即有沉淀从溶液中析出。
沉淀经热解得纳米氧化锌。
常见的沉淀剂为氨水、碳酸铵、和草酸铵。
不同的沉淀剂，其反应生成的沉淀产物也不同，故其分解的温度也不同。
此法操作简单易行，对设备要求不高，成本较低，但粒度分布较宽，分散性差，洗涤原溶液中阴离子较困难。
3.溶胶-凝胶法实验原料和制备工艺醋酸锌，柠檬酸三铵，无水乙醇，保护胶，乳化剂，蒸馏水。
以醋酸锌为原料，柠檬酸三铵为改性剂，配置一定浓度的醋酸锌溶液，搅拌均匀后，置于恒温水槽中，在搅拌加热的条件下，均匀的加入无水乙醇，2h后醋酸锌完全溶解，生成氢氧化锌沉淀，然后加入适量的胶溶剂氨水，氢氧化锌沉淀消失，从而形成氢氧化锌溶胶，静止后变为氢氧化锌湿凝胶，将干燥后的氢氧化锌干凝胶置于马弗炉中煅烧之后，得到白色的纳米氧化锌粉末。
纳米氧化锌的制备方案
从废锌锰电池中回收锌皮制备纳米氧化锌一、实验目的1.以废干电池为原料设计回收废干电池中的锌的实验方法；2.了解由废锌皮制备纳米ZnO 的方法；3.了解控制P 实H 进行沉淀分离分离除杂质的方法，熟悉无机制备中的一些基本操作。
二、实验原理1.锌锰干电池是由锰粉、炭棒、氯化锌、锌皮、铜帽、氯化铵、汞、铁皮、蜡塑料、包装纸等组成，其中锌、锰占有较大比例。
电池中的锌皮既是电池的正极，又是电池的壳体。
当电池报废后，还留有大部分锌皮，可将其回收利用。
图：废旧电池的回收利用的工业流程用硫酸溶解锌皮，同时锰和铁都以2价存在溶液中：2442Zn H SO ZnSO H +==+↑ 2442Fe H SO FeSO H +==+↑4KMnO 氧化2Mn +和2Fe +,逐滴滴加至溶液微红：423225854Fe MnO H Fe Mn H O +-+++++==++;422223254MnO Mn H O MnO H -++++==+过滤，然后用23Na CO 调节溶液的PH=5（PH=5.6时，2Zn +会生成氢氧化物沉淀），使3Fe +生成氢氧化物沉淀,再次过滤。
在经过酸浸、净化后得氯化锌溶液中加入一定量的甲醇，搅拌20min 后升温至50- 60℃ ，不断搅拌，慢慢滴加1mol ／L 的2423()NH CO -溶液至pH=7．0时停止滴加。
保持2h 后，过滤、洗涤、烘干得到高纯碱式碳酸锌。
2.对制得的高纯碱式碳酸锌进行定性检验，检验产品中是否含有3Fe +、Cl -以及2Cu +。
a ．3Fe +的鉴定根据3Fe +在酸性溶液中与SCN -反应生成血红色的36()Fe SCN -b ．Cl -的鉴定利用生成不溶于硝酸的AgCl 沉淀来鉴定C ．2Cu +的鉴定常用亚铁氰化钾法：246262[()][()]Cu Fe CN Cu Fe CN +-+==(红棕色沉淀)3.制备纳米氧化锌从碱式碳酸锌制备纳米氧化锌的关键是控制煅烧温度与时间。
化学学士学位毕业论文——直接沉淀法制备纳米氧化锌
学士学位论文题目：直接沉淀法制备纳米氧化锌直接沉淀法制备纳米氧化锌摘要：以硝酸锌和碳酸铵为原料,通过直接沉淀法制备了纳米ZnO.采用DSC、FT-IR、XRD、TEM等对前驱物和纳米ZnO粉体结构和形貌进行了表征,结果表明:前驱物是[Zn5(OH)6(CO3)2]；前驱物在550℃焙烧2h得到六方晶系的ZnO粉体；该粉体的形貌为长条形，平均宽度约为50nm, 长度为200nm，分布较均匀、纯度高。
关键词：氧化锌、纳米材料、直接沉淀法、XRDSynthesis of nano-sized ZnO powders by direct precipitation method Abstract Using Zinc nitrate and ammonium carbonate as raw materials, nanocrystalline ZnO was prepared by direct precipitation method. The structure and Morphology of nano-sized ZnO powders and the precursors were characterized by DSC、FT-IR、XRD、TEM. The result showed that the precursor was [Zn5(OH)6(CO3)2]; ZnO crystal powders obtained was six-party crystal when precursor was calcined at550℃ for 2h; The morphology of the powders is a long strip, with an average width of about 50nm, a length of 200nm, a more even distribution, high purity. Keyword ZnO;Nanoparticles; Direct precipitation method; XRD目录1 前言 (1)1.1 纳米氧化锌的制备方法 (1)1.2 纳米氧化锌的表征 (4)1.3 纳米氧化锌应用及前景 (5)2实验部分 (6)2.1 实验药品及仪器 (6)2.2样品的制备 (7)2.3 样品表征 (7)3 实验结果与讨论 (8)3.1 前驱体的热分析 (8)3.2前驱体及样品的XRD分析 (8)3.3前驱体及样品的红外光谱分析 (10)3.4 样品的透射电镜(TEM)分析 (11)4结论 (12)参考文献 (13)1 前言氧化锌是Ⅱ—Ⅵ族具有六方纤锌矿晶体结构的宽禁带直接带隙的半导体，室温禁带宽度约为3.37 eV，激子束缚能为60 meV [1]；它具有优良的物性，在声表面波、透明电极、蓝光器件等方面都有较大的应用潜力，目前倍受人们重视[2]。
简单的制备纳米氧化锌的制备方法
氨水沉淀法制备纳米氧化锌在水——乙醇介质中用氨水沉淀法制备出了纳米Zn（OH）2和ZnO材料，讨论了介质组成对沉淀产物ZnO微粒的粒径范围及形貌的影响，并研究出由Zn(OH)2分解为纳米ZnO的最佳干燥脱水条件为200℃、2h。
表明本方法不需高温处理就可得到颗粒均匀且分布窄的ZnO纳米材料，粒径可达17～6nm。
一、试剂和仪器主要原料为氯化锌、无水乙醇、氨水等，均为分析纯试剂。
仪器为微型滴定管、磁力搅拌器、恒温干燥烘箱。
二、试验方法以水——乙醇为溶剂，其中醇的体积含量分别为0%（去离子水）、20%、60%、100%。
将氯化锌、氨水配制成不同浓度的溶液（不同浓度是多少？）。
取一定体积（一定体积是多少？）的氯化锌乙醇溶液于烧杯中，加以适当速度搅拌，不同浓度的氨水从微型滴管中缓慢滴入氯化锌乙醇溶液中，使之进行反应。
控制氨水用量，调节pH值为7.0左右，确定滴定终点。
反应得到的白色沉淀物，经抽滤洗涤后自然风干即为Zn（OH）2纳米粉，Zn（OH）2经干燥（200℃、2h）脱水后，为ZnO纳米粉体。
三、不同乙醇浓度对ZnO粒径的影响样品号 1 2 3 4醇含量/%（体积分数）0 20 60 100粒径范围/nm 286～46 100～31 38～14 17～6这一结果表明，在此混合介质中，乙醇的存在对反应中生成的ZnO晶核的生长有明显的抑制作用，并且含量越高，这种抑制作用也越强。
四、氯化锌和氨水不同浓度下ZnO粒径大小ZnCl2浓度/mol·L-1粒径范围/nm 氨水浓度/%（体积分数）粒径范围/nm0.5 32～12 10 32～141.0 25～15 15 25～152.0 34～10 25 16～7氯化锌的浓度对ZnO的粒径影响不大，规律性不强；氨水的浓度对ZnO的粒径稍有影响，浓度增大，粒径是减小趋势，浓度为15%时，粒径为25～15nm，浓度为25%时，粒径为17～7nm。
五、该方法操作简单，条件温和，所用原材料成本低，过程易控制等，是制备ZnO纳米粉的好方法，值得推广。
纳米氧化锌制备及光催化处理含铬废水
实验名称纳米ZnO的制备及光催化处理含铬废水一、摘要和引言纳米氧化锌是一种多功能性的新型无机材料，其颗粒大小约在1～100纳米。
由于晶粒的细微化，其表面电子结构和晶体结构发生变化，产生了宏观物体所不具有的表面效应、体积效应、量子尺寸效应和宏观隧道效应以及高透明度、高分散性等特点。
这种特殊的性质使得它在光催化效应方面有了极高的效率。
由于其价格相对低廉，可能成为代替TiO2的新型光催化剂。
实验室和工业中有很多方法来制备氧化锌并用来处理含铬废水的溶液。
如今，我们要制取少量氧化锌并处理含铬废水，研究其催化效率和实际应用价值。
二、实验目的和要求（1）掌握一步沉淀法制备材料的原理、方法、步骤；（2）用一步沉淀法制备纳米ZnO粉体；（3）熟悉离心搅拌器、离心机、烘干箱等仪器的使用；（4）利用纳米ZnO光催化原理处理含铬废水，直接以太阳光为光源，对含铬废水进行处理，使六价铬光催化还原为三价铬。
三、实验原理化学沉淀一步法是利用锌盐与强碱在一定温度下直接反应而生成纳米氧化锌粉体的制备方法，其反应时在较低温度和常压下于敞开容器中进行的。
此方法可免去热分解工艺过程，不仅工艺简单，而且产品的分散性好，如果直接用于涂层还可以免去干燥过程，被视为最简单的方法。
试验发现【1】，只有强碱水溶液在特定温度下于无机盐溶液反应才能直接生成氧化锌。
试验发现【2】，在一步法制备过程中，主要有一下几个因素对纳米氧化锌的形成、粒度等产生较大的影响。
反应温度：反应温度的影响最大。
在选择反应温度时，应尽可能降低温度值。
以节约能源。
但反应温度在50度以下时，生成物中夹杂有锌的胶体出现，不能得到纯净的纳米氧化锌产物。
反应时间：反应时间的影响也比较显著。
反应时间的长短将影响产品的产率、粒度等。
因此，反应时间的选取应以达到纳米氧化锌获得良好结晶为目标。
在其他条件变化时，反应时间不应过长。
反应时间短于20分时。
生成物中也夹杂有锌的胶体出现，同样不能得到纯净的氧化物。
实验室纳米氧化锌的制备方法
纳米氧化锌的制备方法
石先平
一．实验仪器
蒸发皿、胶头滴管、马弗炉、烧杯（100ml）量筒、玻璃棒、恒温水浴锅、三口烧瓶、分液漏斗、铁架台，橡皮塞、橡皮管、抽滤机、坩埚。
二．实验药品
硝酸锌、尿素、稀硝酸、去离子水、稀盐酸、碳酸氢钠、无水乙醇、氨水、硫酸锌、氢氧化钠、无水碳酸钠、七水合硫酸锌、烘干箱。
三．实验步骤
1.制备氧化锌
将硝酸锌和一定量的尿素放在坩埚里面充分研磨，然后倒入蒸发皿，加入一定量的的稀硝酸溶解，搅拌均匀后放入马弗炉中。
实验中，反应体系在研磨、搅拌时有淡淡的氨气味，表明在燃烧反应前有少量的尿素分解，放出氨气。
放入马弗炉后，在600℃下溶液迅速沸腾，蒸干后很快燃烧，放出大量黑黄色烟尘，有浓烈的
氨气味，反应化学方程式为：
燃烧前：CO(NH2)2+H2O=2NH3+CO2
燃烧后：ZN(NO3)2+CO(NH2)2+3O2=ZnO+4NO2+CO2+2H2O
2.制备纳米氧化锌
（1）氧化锌溶液的配置：将上一步制得的氧化锌取适量放入100ml烧杯中，加入8倍氧化锌重量、60℃的去离子水，搅
拌均匀制成氧化锌溶液。
（2）充气反应：利用碳酸氢钠与稀盐酸反应生成的二氧化碳通入氧化锌溶液中，同时搅拌，用恒温水浴锅加热升温到
85℃～90℃，保温300分钟，然后停止通入二氧化碳气体
和加热。
（3）除水粉碎：将反应后的溶液用抽滤机进行抽滤，然后将所得物放在烘箱（400℃以下）中进行烘干，然后粉碎。
（4）焙烧：将粉碎物粉碎后用坩埚盛装，然后置于马弗炉（400℃）中焙烧，最终获得纳米氧化性。
纳米氧化锌材料的制备方法及结构表征
Peidong Yang 等基于VLS 催化生长机制，用简单的化学气相输运和凝缩的方法 合成了ZnO 纳米线。通过控制催化剂合金团簇或金薄膜的起初位置和厚度分别 来控制ZnO 纳米线阵列的位置和纳米线的直径。在不同的气源条件下，还获得 了由ZnO纳米线组成的各种形貌，如梳状结构、线阵列等（下图）。
谢
谢
2.水热法制Biblioteka 纳米ZnO• 水热法是将反应前驱物可溶锌盐溶液和碱分 • 置于管状高压釜中，在反应温度300℃，体系压 力20mpa 下，分置的锌盐和碱液迅速混合进行反 应。其实质是：将可溶性锌盐和碱液混合形成氢 氧化锌的“沉淀反应”和氢氧化锌脱水生成氧化 锌的“脱水反应”集合在同一反应器内同时完成， 得到比普通水热反应颗粒度小许多的结晶完好的 ZnO晶粒。
纳米氧化锌材料的制备方法及 结构表征
1.气--固--液法（VLS 法）制备纳米ZnO
• 利用高温物理蒸发或有机金属化合物的气相反应， 通过气体传输，可使反应物沉积到低温衬底上并 生长为一维结构.在纳米线生长过程中，先形成催 化剂金属（金、银等）与纳米材料的低共熔合金 液滴，此液滴吸收气相反应物形成晶核。液滴中 反应物饱和时，纳米线开始生长，系统冷却后， 合金液滴固化在纳米线的顶端（下图）
纳米氧化锌的制备方法
纳米氧化锌的制备方法纳米氧化锌是一种具有广泛应用前景的纳米材料，可以用于光电子器件、生物医学材料、催化剂等领域。
下面将介绍几种制备纳米氧化锌的方法。
1. 水热法制备纳米氧化锌水热法是一种常用的制备纳米氧化锌的方法。
首先，将适量的锌盐（如硫酸锌、氯化锌）和适量的碱（如氢氧化钠、氨水）溶解在水中，得到适当浓度的锌溶液。
然后将此溶液倒入高压釜中，在适当的温度和时间条件下进行水热反应。
反应过程中，控制温度和时间可以调节所得纳米氧化锌的粒径大小。
反应完成后，用离心或其它分离技术将沉淀分离出来，并用纯水洗涤多次，最后在适当的温度下烘干即可。
2. 气相法制备纳米氧化锌气相法是一种高温下制备纳米氧化锌的方法。
常见的气相法包括热蒸发法、沉积法和氧化还原法。
其中，热蒸发法通常将金属锌通过热源加热，蒸发到气相中，然后将蒸发出的锌气与氧气或水蒸气反应生成氧化锌纳米颗粒。
沉积法则是通过将氧化锌前驱体溶解在有机溶剂中，然后通过溶剂蒸发或喷雾法将溶液中的氧化锌沉积在基底上。
氧化还原法是将金属锌与氧气或水蒸气反应生成氧化锌纳米颗粒。
3. 溶胶-凝胶法制备纳米氧化锌溶胶-凝胶法是一种将溶液中的前驱体通过水解和聚合反应形成氧化物凝胶的方法。
具体制备过程包括以下几步：首先，将适量的锌盐在溶剂中溶解，得到锌溶液。
然后添加适量的水解剂和保护剂，使得锌盐分解产生氢氧化键，并形成胶体溶液。
接着，胶体溶液经过酸碱调节，凝胶形成。
最后，将凝胶经过干燥和热处理，得到纳米氧化锌粉末。
4. 其他方法此外，还有一些其它方法可以制备纳米氧化锌，如溶剂热法、微乳液法、物理气相沉积法等。
这些方法也可以得到不同形貌和尺寸的纳米氧化锌材料。
总的来说，纳米氧化锌的制备方法多种多样，可以通过水热法、气相法、溶胶-凝胶法等不同的工艺进行制备。
每种方法都有其特点和适用范围，可以根据具体需求选择合适的制备方法。
纳米氧化锌的制备过程中需要控制反应条件，如温度、时间、pH值等，以获得所需的纳米颗粒大小和形貌。
纳米氧化锌的制备与应用研究
纳米氧化锌的制备与应用研究近年来，纳米材料已成为科学研究和产业创新的热门领域之一。
其中，纳米氧化锌作为一种具有独特性能和广泛应用前景的材料，备受关注。
本文将从纳米氧化锌的制备方法、性质及其应用研究等方面进行探讨。
一、纳米氧化锌的制备方法纳米氧化锌的制备方法多种多样，如水溶液法、热分解法、水热法、溶胶-凝胶法、流化床法、化学气相沉积法等。
其中，水溶液法是一种简单易行、低成本、环境友好的制备方法，在工业应用中具有广泛的应用前景。
水溶液法首先需要准备金属氧化物前体，将其溶于适量的溶剂中得到前体溶液。
随后，在溶液中加入还原剂，如葡萄糖、乙二醇等，通过还原剂的还原作用，使氧化物前体得到还原，形成金属离子。
最后，加入表面活性剂等助剂，通过改变温度、LED等条件控制反应条件，使金属离子聚集形成纳米颗粒。
二、纳米氧化锌的性质纳米氧化锌具有许多独特的物理和化学特性。
首先，纳米氧化锌具有特殊的光电性能，能吸收紫外线并发生荧光，有望在太阳能电池、LED等领域得到广泛应用。
此外，纳米氧化锌具有优异的晶体结构和完整的晶面，具有高比表面积和活性位点，能更好地与其他分子结构发生反应，具有显著的催化性能和气敏性能。
此外，纳米氧化锌还具有优异的生物兼容性和生物活性，能有效促进组织工程和药物控释等方面的研究。
三、纳米氧化锌的应用研究目前，纳米氧化锌的应用研究领域非常广泛，主要包括以下几个方面：1、光电器件领域。
纳米氧化锌具有特殊的光电性能，具有吸收紫外线并发生荧光的作用，有望在太阳能电池、LED等领域得到广泛应用。
2、催化应用领域。
纳米氧化锌具有优异的晶体结构和高比表面积，能更好地与其他分子结构发生反应，具有优异的催化性能和气敏性能。
因此，纳米氧化锌在催化剂、氧化剂和气体传感器等领域具有广泛的应用前景。
3、生物医学领域。
纳米氧化锌具有优异的生物兼容性和生物活性，能有效促进组织工程和药物控释等方面的研究。
因此，纳米氧化锌在基因传递、肿瘤治疗、药物输送等方面具有重要价值。
水解沉淀法制备纳米ZnO及其光催化性能研究
文章编号:1007-967X(2007)03-0046-02水解沉淀法制备纳米ZnO及其光催化性能研究Ξ姜承志,卢旭东(沈阳理工大学环境与化学工程学院,辽宁沈阳110168)摘 要:论述了以ZnS O4为主盐NH4HC O3为沉淀剂采用水解沉淀法制备纳米ZnO粉末,用X射线衍射和分光光度法研究了粉料的特征及光催化性能。
结果表明:反应温度为80℃,反应时间为2h,煅烧温度为600℃可制备纳米级的ZnO粉末,平均粒径为32nm;水溶液中甲基橙在ZnO光照催化下,能迅速分解,在降解120min时,甲基橙的降解率达到88.1%。
关键词:纳米氧化锌;光催化;水解沉淀法中图分类号:TF123.131 文献标识码:A 光催化法能将有机污染物完全降解为二氧化碳、水和无机酸,已在废水处理领域显示出巨大的应用潜力[1]。
近年来人们一直致力于寻找光活性好、光催化效率高、价廉的材料,以便利用光催化开发新产品,纳米氧化锌是近年来受到广泛关注的一个新研究领域,是现代光催化材料的重要组成部分,纳米氧化锌除了具有纳米材料的特点外还具有光催化性能,可利用紫外光和可见光来降解有机物[2],这将使得它在环境污染治理方面扮演极其重要的角色,纳米氧化锌的制备方法也有很多,如溶胶-凝胶、激光诱导、化学气相沉淀法、气相合成和电弧等离子体等[3]。
但水解沉淀法具有设备简单、成本低、容易大规模生产和产品产率高的特点在制备纳米材料方面备受人们的关注[4]。
本文采用水解沉淀法植被纳米氧化锌,并研究采用纳米氧化锌催化降解甲基橙的可行性。
1 实验部分1.1 粉体制备将1m ol/L的ZnS O4溶液20m L在BC JJ-781磁力搅拌器搅拌下滴加1m ol/L NH4HC O3溶液40m L,恒温80℃,反应充分后过滤,用稀氨水和无水乙醇反复冲洗,产物放入干燥箱中于100℃下烘干5h, 600℃煅烧8h所得粉末即为纳米ZnO粉末。
1.2 粉体表征使用日本理学D/max-RB型X射线衍射仪进行物相分析,辐射源为CuKα。
纳米ZnO的一步法制备及其光催化性能
兰州交通大学学报 ＪｏｕｒｎａｌｏｆＬａｎｚｈｏｕＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ
Ｖｏｌ．３８Ｎｏ．３ Ｊｕｎ．２０１９
文章编号：１００１?４３７３（２０１９）０３?００７６?０４
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ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１?４３７３．２０１９．０３．０１３
近年来，有关学者在纳米 ＺｎＯ的制备等方面进 行了大量研究，制备了多种结构的 ＺｎＯ材料，并研 究了其荧光、催化等性能［５?８］．纳米 ＺｎＯ的制备方法 主要有物理法和化学法两种［９］．物理法通过物理机 械作用制取较细颗粒的 ＺｎＯ，但成品纯度较低，粒径 大小不均，有时难以达到纳米级，且能耗较高［１０］；化 学法采用化学反应合成纳米 ＺｎＯ，通过控制其生长
收稿日期：２０１８?１０?２５ 学报网址：ｈｔｔｐ：／／ｘｂ．ｌｚｊｔｕ．ｅｄｕ．ｃｎ 基金项目：国家自然科学基金（５１２６８０２６，５１０６８０１６） 作者简介：万建新（１９８２－），男，甘肃靖远人，博士研究生，主要研究方向为环境污染控制化学．Ｅ?ｍａｉｌ：ｇｓｗａｎｊｘ＠１６３．ｃｏｍ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＺｎＯ；ｐｈｏｔｏ?ｃａｔａｌｙｔｉｃ；ｍｅｔｈｙｌｅｎｅｂｌｕｅ；ｒｈｏｄａｍｉｎｅＢ；ｍｅｔｈｙｌｏｒａｎｇｅ
目前，半导体光催化剂 ＴｉＯ２具有高效、绿色、环 保等特点，备受材料科学领域的高度青睐［１?２］．由于 自然界中的 Ｔｉ含量低于 Ｚｎ，造成 ＺｎＯ的价格远低 于 ＴｉＯ２；同 时，纳 米 ＺｎＯ 具 有 无 毒 性、无 二 次 污 染［３］，表面氧空位易捕获光生电子而使其具有较高 电子迁移速率等优点，已逐渐成为最理想的 ＴｉＯ２替 代品［４］．
上述学者虽然成功制备了纳米 ＺｎＯ，但合成方 法都采用了两种或两种以上原料，经过两个以上步 骤才完成，存在所需原料繁多、制备条件苛刻、合成 过程复杂等缺点．目前尚未见以一种材料为前驱体， 采用一步法制备纳米 ＺｎＯ光催化剂的相关报道．基 于此，本文在常压半封闭体系中，以廉价乙酸锌为前 躯体，采用一步高温固相热解法制备了纳米 ＺｎＯ光 催化剂，并考察了其理化性能和光催化活性，为纳米 ＺｎＯ光催化剂的制备提供了一种简单可行的方法．
直接水解一步法制备纳米氧化锌
直接水解一步法制备纳米氧化锌
马正先;韩跃新;邓江宁;郑龙熙
【期刊名称】《矿冶》
【年(卷),期】2002(011)003
【摘要】以氯化锌和氢氧化钠为原料,采用直接水解一步法制备了针状和球形纳米氧化锌.借助于XRD、TEM等测试手段,对纳米氧化锌粉体的制备条件及其对粉体粒度、形貌的影响进行了分析研究.研究结果表明,通过控制反应条件,可以制得不同形貌且具有纯度高、粒度分布均匀、结晶性能良好、分散性好的纳米氧化锌粉体.此方法较沉淀-热分解二步法工艺简单,节约能耗,降低成本等; 比水热法操作方便,设备简单,便于工业化大规模生产.
【总页数】4页(P66-69)
【作者】马正先;韩跃新;邓江宁;郑龙熙
【作者单位】东北大学,沈阳,110004;东北大学,沈阳,110004;东北大学,沈
阳,110004;东北大学,沈阳,110004
【正文语种】中文
【中图分类】TB383
【相关文献】
1.以木质素基磷酸酯季铵盐为模板剂直接沉淀法制备纳米氧化锌的研究 [J], 余方丹;郭元茹
2.溶液一步法制备氧化锌纳米棒 [J], 马正先;张宁;闫平科;曹小婷
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4.液相直接沉淀法制备纳米氧化锌研究进展 [J], 徐素鹏
5.一步法制备纳米氧化锌的形成机理 [J], 马正先;闫平科;马志军;韩跃新;袁致涛因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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文章编号:1005-7854(2002)03-0066-04直接水解一步法制备纳米氧化锌马正先,韩跃新,邓江宁,郑龙熙(东北大学,沈阳110004)摘 要:以氯化锌和氢氧化钠为原料,采用直接水解一步法制备了针状和球形纳米氧化锌。
借助于XRD 、TEM 等测试手段,对纳米氧化锌粉体的制备条件及其对粉体粒度、形貌的影响进行了分析研究。
研究结果表明,通过控制反应条件,可以制得不同形貌且具有纯度高、粒度分布均匀、结晶性能良好、分散性好的纳米氧化锌粉体。
此方法较沉淀-热分解二步法工艺简单,节约能耗,降低成本等;比水热法操作方便,设备简单,便于工业化大规模生产。
关键词:纳米氧化锌;粉体;制备;水解法中图分类号:TB383 文献标识码:ANANOM ETER 2SIZED ZINC OXID E PREPARED B YU SIN G H YDROL YSIS M ETHOD DIRECTL YM A Zheng 2xian ,HA N Y ue 2xi n ,D EN G Jiang 2ni ng ,ZH EN G L ong 2xi(N ortheastern U niversity ,S henyang 110004,Chi na )ABSTRACT:Nanometer 2sized needle 2like and spherical 2shaped zinc oxide was prepared by using single 2step hydrolysis method directly ,zinc chloride and sodium hydroxide as raw materials.Different prepared conditions ,and microstructure and morphology of nanometer 2sized zinc oxide were investigated by means of XRD and TEM.The results of this study indicated that higher pure ,evenly graded ,well crystallized and finely dispersed nanometer sized zinc oxide with different micrograph was available by controlling reaction pared with precipitation 2thermal decomposition method ,this method has advantages of simple processing ,less energy consumption and lower pared with hydrothermal method ,it is easy to be put into industrial 2scale production.KE Y WOR DS :Nanometer sized zinc oxide ;Powder ;Preparation ;Hydrolysis method收稿日期:2002-04-28作者简介:马正先,资源与土木工程学院博士生,济南大学机械工程学院副教授。
1 引 言湿化学方法是制备纳米材料的主要方法,它具有制备条件易控制、设备较简单、能按化学计量进行反应、所得产品纯度高、粒度可控、便于实现工业化等特点,纳米氧化锌的制备也是如此,除水热法〔1-3〕可直接得到氧化锌粉体外,其它湿化学方法,如化学沉淀法〔4-21〕等,均需首先得到前驱物,由前驱物经热分解处理再得到纳米氧化锌。
这种两步法较一步法工艺系统复杂,且由于增加了热分解过程,致使设备投资增加,能耗升高,产品成本加大;而水热法虽可一步直接得到所需产品,但它是在高温高压下进行反应,对设备技术要求较高,且不利于工业化大规模生产。
本研究是在温度低于或等于100℃的敞开容器中进行,不需高压设备,由锌盐在强碱溶液中的直接水解而获得纳米氧化锌,所得粉体具有晶粒结晶完好、无团聚、分散性好等特点,并且出于不同用途的需要,还可以不经干燥直接分散在溶剂中,用作涂料或其它胶体溶液的添加剂,也可根据需要更方便地进行表面处理。
第11卷 第3期2002年9月 矿 冶MININ G &METALLURGY Vol.11,No.3September 20022 试 验211 试验原料与试验仪器设备探索性试验中锌盐选用了氯化锌、硝酸锌、硫酸锌等多种无机锌盐,碱则选用了氢氧化钠、氢氧化钾等多种强碱,均为分析纯试剂。
试验中发现锌盐的阴离子和羟基对最终产品的影响并不大,为了减少原料用量,试验中选用了氯化锌和氢氧化钠为原料。
试验所用主要仪器设备有DZKW-C型恒温水浴锅、7312-I电动搅拌机、Phs-2C精密酸度计、601-2型电热恒温干燥箱、4-10箱式电阻炉(马弗炉)、温控仪、真空泵、反应容器等。
212 试验程序与反应方程式先将锌盐和碱分别用蒸馏水配制成一定浓度的溶液;将所用碱溶液加热至所需控制温度时,再将锌盐水溶液缓缓加入碱溶液中,并保持该温度继续反应至规定的时间;将得到的沉淀物多次洗涤、过滤至洗净为止;烘干即得纳米氧化锌粉体,或直接将洗净的湿粉加入到所要配制的溶剂中而得到所需的纳米氧化锌分散液。
在一定条件下,锌盐与强碱的反应不是生成氢氧化锌,而是直接生成了氧化锌。
此方法的反应机理方程式为:Zn2++2OH-→ZnO+H2O213 试验条件的确定反应在水浴条件下搅拌中进行,以温控仪控制其反应温度。
根据影响反应的因素确定其反应控制条件为:反应温度(T)、反应时间(t)、锌离子浓度(C Zn2+)、氢氧根离子与锌离子的浓度比(C OH-/C Zn2+)为试验条件。
试验中发现,反应温度过低(低于50℃),容易形成锌的胶体,很难得到高纯的氧化锌;反应时间过短,氧化锌结晶不是十分完整。
根据探索性试验结果,选择具体的试验条件范围如下:反应温度50～100℃,时间10～120min,Zn2+浓度011～2mol/L,OH-和Zn2+浓度比为116～215。
214 产品检测与表征采用日本理学(Rigaku)D/max2rA型X射线衍射仪(XRD,X2ray Diffraction)进行定性分析产品的结晶程度及估计产品晶粒度大小;采用Philips EM400T型透射电子显微镜(TEM,Transmission Electron Spectroscopy)进行观测分析产品颗粒粒度大小及形貌。
3 结果与分析311 XR D检测结果与分析图1给出了锌离子浓度为015mol/L,锌离子浓度与氢氧根离子浓度比为1∶2,反应温度为60℃,反应时间为30min条件下所得纳米氧化锌的XRD曲线。
该曲线的峰值与峰位均与J CDPS卡片36-1451一一对应,并无杂质相存在,说明产品为六方晶系的氧化锌,并且纯度高;尽管氧化锌粒度很小,但其X2射线衍射的衍射峰仍相当尖锐,说明氧化锌结晶完整。
图1 纳米氧化锌的XR D曲线Fig11 The XRD curve of nanometer2sized zinc oxide312 TEM观测结果与分析由图2～5的TEM观测结果可以看出,反应条件的变化,不仅影响产品氧化锌的粒度大小,还严重地影响产品的形貌。
在低于50℃下反应时,不能直接得到纯的氧化锌,而夹杂有锌的胶体存在。
反应温度在50～60℃时,大部分颗粒为针状和纺锤状,并且直径较大,如图2所示。
随反应物Zn2+与OH-原始浓度比的增加,氧化锌的粒度变化不大,而形貌却由纺锤形、短棒状向针状方向发展。
即在较低温度下反应时,氧化锌的形貌受碱性强弱即OH-浓度的影响,随溶液碱性增强,其形貌也由棒状变为针状。
反应温度为100℃时,仅有个别棒状,其余为粒状和方形,并且粒度均匀。
反应时间少于20min反应完全,从30～120min的反应时间段来看,随反应时间的增加,其形貌和粒度变化不是很明显(图中未显示)。
随锌离子浓度与氢氧根离子浓度比的变化,氧化锌形貌和粒度变化不很明显,如图3所示,大部分为球形和方形并有少量的棒状颗粒;随浓度比增大,球形、方形有所减少,棒状有所增加,粒度渐大但不明显,但在浓度比为1∶118(图中未示出)、1∶119时,粒度均匀,大部分为球形、方形,只有极个别为短棒状。
随锌离子浓度的增大,氧化锌粒度与形貌变・76・马正先等:直接水解一步法制备纳米氧化锌化也不是太明显,粒度有所增大,棒状减少,粒状、块状增多,如图4所示。
如图5所示,随反应温度的升高,氧化锌粒度变小并且变得均匀,其形貌也由针、片状向棒、纺锤状再向短棒状、粒状和方形转变。
在反应温度为100℃、锌离子浓度为015mol/L 、锌离子与氢氧根离子的浓度比为1∶2时,得到的纳米氧化锌基本上以球形居多,另有个别方形、六角形及短棒状颗粒,其粒度比较均匀,为20～30nm。
图2 在50℃、不同Z n 2+与OH -浓度比条件下的TEM 照片Fig 12 TEM micrographs of nanometer 2sized ZnO at 50℃and under different C Zn 2+/C OH-图3 在100℃、不同Z n 2+与OH -浓度比条件下的TEM 照片Fig 13 TEM micrographs of nanometer 2sized ZnO at 100℃and under different C Zn 2+/C OH-图4 在不同的Z n 2+浓度、100℃反应条件下的TEM 照片Fig 14 TEM micrographs of nanometer 2sized ZnO at 100℃and under different C Zn 2+图5 在不同反应温度条件下的TEM 照片Fig 15 TEM micrographs of nanometer 2sized ZnO at different reaction temperatures・86・矿 冶 在强碱性条件下,由锌盐和强碱反应得到的是氧化锌而不是氢氧化锌,其原因可能是由于锌离子具有较强的极化能力引起的。
在一定的反应条件下,金属的极化能力越强,对O2-的吸引力就越强,因而不易形成其氢氧化物,或生成的氢氧化物不稳定而极易分解为相应的氧化物。
从以上分析来看,通过改变反应条件,可以得到不同粒度大小和形貌的纳米氧化锌,以满足不同应用场合的需要。
4 结 论以氯化锌和氢氧化钠为原料,通过控制不同的反应条件,可以制备出具有纯度高、分散性良好、粒度均匀的针状或球形纳米氧化锌粉体。