非离子表面活性剂十二胺辅助水热合成氧化锌纳米粉体及其光催化性能研究

· 471 ·第 37 卷 第 5 期

Journal of Ceramics

Vol.37 No.5

Oct. 2016

第 37 卷 第 5 期2016 年 10 月DOI：10.13957/ki.tcxb.2016.05.004

非离子表面活性剂十二胺辅助水热合成氧化锌纳米粉体

及其光催化性能研究

陈 婷 1, 2

，徐彦乔 1

，江 莞 2

，江伟辉 1, 2

，谢志翔 1

（1.景德镇陶瓷大学材料学院，江西 景德镇 333403；2.国家日用及建筑陶瓷工程技术研究中心，江西 景德镇 333001)

摘 要：以氯化锌为原料、氨水为碱源，添加非离子表面活性剂十二胺(DDA)为模板剂经160 ℃水热24 h制备了氧化锌纳

米粉体。通过X射线衍射(XRD)分析了产物的组成结构，并采用场发射扫描电子显微镜(FESEM)和高分辨透射电子显微镜(HRTEM)对样品的显微形貌进行了表征。实验结果表明，制备的样品为六方纤锌矿结构的氧化锌。在不添加DDA的条件下，水热产物为长2-10 μm、直径0.5-0.8 μm的一维纳米棒；随着DDA添加量的增大，样品的均匀性提高，同时由纳米棒转变为纳米颗粒，粒径大小为80-100 nm。室温下该纳米颗粒具有优异的光催化性能，在光照240 min后对质量浓度为10 mg/L 的刚果红的降解率达到100%。

关键词：氧化锌；纳米粉体；水热合成；十二胺；光催化

中图分类号：TQ174.75 文献标志码：A 文章编号：1000-2278(2016)05-0471-07

Preparation and Photocatalytic Property of ZnO Nanoparticles via Non-Ionic Surfactant Dodecylamine Assisted Hydrothermal Method

CHEN Ting 1, 2

, XU Yanqiao 1

, JIANG Wan 2

, JIANG Weihui 1, 2

, XIE Zhixiang

1

(1. School of Material Science and Engineering, Jingdezhen Ceramic Institute, Jingdezhen 333403, Jiangxi, China; 2. National

Engineering Research Center for Domestic & Building Ceramics, Jingdezhen 333001, Jiangxi, China)

Abstract:Zinc oxide nanoparticles were prepared via hydrothermal method at 160 ℃ for 24 h using zinc chloride as raw material, ammonia

as alkali source and non-ionic surfactant dodecylamine (DDA) as template, respectively. The phase of the resulting product was investigated by X-ray diffraction (XRD), while the morphology and microstructure were characterized by field emission scanning electron microscope (FESEM) and high resolution transmission electron microscopy (HRTEM), respectively. The experimental results show that all the samples are pure zinc oxides with hexagonal wurtzite structure. The samples in the absence of DDA were nanorods with 2-10 μm in length and 0.5-0.8 μm in diameter. Increasing the DDA amount, the homogeneity of the samples is increased, and the morphology was changed from nanorods to nanoparticles with the particle size about 80-100 nm. The nanoparticles exhibited excellent photocatalytic ability at room temperature. After 120 min irradiation, the degradation degree of 10 mg/L Congo red dye was close to 100%.

Key words:zinc oxide; nanoparticle; hydrothermal; dodecylamine; photocatalysis

0 引 言

氧化锌(ZnO)是一种重要的半导体材料，其禁

带宽度为3.37 eV，激子束缚能为60 meV。氧化锌的尺寸降低至纳米尺度时将呈现一系列特殊效应，包括小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应和量子

隧道效应，使其在半导体器件、光电显示、气敏材料、光催化和水处理等领域有重要的应用价值[1-3]。目前制备纳米氧化锌的方法主要有气-固-液催化生长法[4]、脉冲激光沉积法[5]、金属有机化学气相沉积法[6]、溶胶-凝胶法[7]和水热法[8, 9]。其中，水热法的操作过程无需经过高温热处理，具有操作简

收稿日期：2016-02-18。 修订日期：2016-03-27。基金项目： 国家自然科学基金(51402135, 51402136)；江西省科技厅

青年科学基金(20142BAB216006, 20142BAB216007)；江西省科技计划项目(20151BBE50015)；江西省教育厅青年基金 (GJJ150919，GJJ150887)。

通信联系人：江伟辉(1965-)，男，博士，教授。

Received date: 2016- 02-18. Revised date: 2016-03-27.Correspondent author:JIANG W eihui(1965-), male, Ph.D ., Professor.E-mail:jiangweihui@