均匀沉淀法制备 ZnO 纳米材料
均匀沉淀法制备氧化锌纳米棒
第17卷第1期化 学 研 究Vol.17 No.1 2006年3月CHE M I CAL RESE ARCH Mar.2006均匀沉淀法制备氧化锌纳米棒龚海燕1,赵清岚2,李小红1,张治军13(11河南大学特种功能材料重点实验室,河南开封475001;21河南大学化学化工学院,河南开封475001)摘 要:采用均匀沉淀法制备了氧化锌纳米棒,用XRD,TE M,P L等检测手段对样品进行了表征.结果表明:所得样品为长约100n m,宽约30n m的纤锌矿结构氧化锌纳米棒,颗粒分布均匀.其在可见光区比紫外区的荧光发射显著增强.关键词:氧化锌;纳米棒;纳米材料;均匀沉淀法;荧光光谱中图分类号:T B383文献标识码:A文章编号:1008-1011(2006)01-0028-03Preparati on of ZnO Nanorod via Ho mogeneous Preci pit ati onG ONG Hai2yan1,Z HAO Q ing2lan2,L I Xiao2hong1,Z HANG Zhi2jun13(11Key Laboratory of Special Functional M aterials,Henan U niversity,Kaifeng475001,Henan,China;2.College of Che m istry and Che m ical Engineering,Henan U niversity,Kaifeng475001,Henan,China)Abstract:Zn O nanor ods were p repared by homogeneous p reci p itati on at l ow te mperature(80℃).Theirstructure and perfor mance were characterized by trans m issi on electr on m icr oscope(TE M),X2ray pow2der diffracti on(XRD)and phot olum inescence(P L).The XRD pattern indicated that the ZnO nano2r ods were of hexagonal nanostructure.The results of TE M i m age indicated that the dia meters andlengths of Zn O nanor ode are ca.30n m and100n m,res pectively.The UV e m issi on peak at～380n mand the yell ow2green band e m issi on peak at～575nm were observed by P L s pectra at r oom te mpera2ture.The lu m inescence intensity of yell ow2green band is34ti m eshigher than that of UV band.Keywords:ZnO;nanor od;nanomaterial;homogeneous p reci p itati on;phot olu m inescence 氧化锌是一种重要的半导体材料,室温下禁带宽度为3.2e V,具有很大的激子束缚能(约60me V).纳米氧化锌与体相氧化锌相比更具有一些特殊的性能,使其在光电[1-2]、化学[3]等方面表现出优越性能,因而制备纳米氧化锌半导体的研究是当今材料学领域中的一个研究热点.目前,有许多研究小组开展了许多关于制备纳米Zn O的研究工作[4-5],其制备方法主要有化学气相沉积法[6]、水热法[7]、电沉积法[8]、喷雾热解法[9]、等离子法[10]等.其中,Cheng B in[11]和L iu B in等[12-14]用水热法制备了ZnO纳米棒,他们的实验条件要求苛刻,反应温度超过100℃,压力大,时间长,制备出的氧化锌纳米棒的长径比较大,长度一般都超过1μm,并且尺寸分布宽.作者采用一种简便的方法,以硝酸锌和六亚甲基四胺为原料,采用均匀沉淀法在较低的温度下成功合成了比较均匀的氧化锌纳米棒.与其它制备方法相比具有实验方法简便,条件温和,成本低,制得的纳米棒比较均匀,长径比较小的优点.1 实验部分1.1 试剂六水合硝酸锌(A R,天津市博迪化工有限公司);六亚甲基四胺(A R,天津市化学试剂有限公司);去离收稿日期:2005-09-30.基金项目:国家高技术研究发展计划863计划基金资助项目(2002AA302607).作者简介:龚海燕(1980-),女,硕士,从事纳米材料的制备、表面改性及应用.3通讯联系人.第1期龚海燕等:均匀沉淀法制备氧化锌纳米棒29 子水.1.2 Zn O 纳米棒的制备在250mL 三颈烧瓶中加入3.5g Zn (NO 3)2・6H 2O 和0.4g 六亚甲基四胺和50mL 去离子水,搅拌溶解,在80℃下保温反应2h 后抽滤,用去离子水充分洗涤.将所得产物在150℃下烘干1h,即得到白色粉末状Zn O 纳米棒.1.3 结构与性能表征用JE M 2100CX 型电子显微镜(TE M )对样品进行了形貌和电子衍射(E D )观察.用Phili p s X‘Pert Pr o X 射线粉末衍射仪(XRD )(Cu K α0.15406nm ,扫描范围:15°-90°),考察了样品的晶体结构.用荧光光谱仪(SPEX F212)检测样品的光学性能,激发光源为Xe 灯,激发波长330n m.TE M 制样:把样品超声分散在乙醇中,滴在镀有碳膜的铜网上进行观察.2 结果与讨论2.1 形成机理分析直接沉淀法很难防止沉淀剂局部浓度过高所造成溶液中局部过饱和度过大,而使得溶液中同时进行均相成核和非均相成核,造成沉淀粒度分布不均匀.而均匀沉淀法则避免了这种现象.沉淀剂六亚甲基四胺在一定的温度下水解,水解生成的构晶离子OH -与硝酸锌均匀反应生成氢氧化锌沉淀.水溶液中氢氧化锌又在一定的温度和pH 值下直接转化成氧化锌[15].反应方程式如下:(CH 2)6N 4+10H 2O 6HCHO +4NH 3・H 2O2NH 3・H 2O +Zn2+Zn (OH )2+2NH +4Zn (OH )2ZnO +H 2O从方程式中的反应物比例可知,实验中六亚甲基四胺过量,而相同条件下在锌盐过量的情况下得到的是较大的氧化锌微粒.并且在同类型的均匀沉淀中(比如用尿素),则得到粒度均匀的类球状纳米氧化锌.因此可推断在反应的过程中六亚甲基四胺不仅作为一种均相沉淀剂,而且也是一种有机包覆剂,起到在氧化锌晶核长大的过程中限制其某一晶面生长,而沿着其它晶面生长的作用.2.2 透射电子显微镜分析图1 Zn O 纳米棒的TE M (a )和单根纳米棒E D 图(b )Fig .1 TE M i m age (a )and E D pattern (b )of Zn O nanor ods图1a 为样品的透射电镜形貌和电子衍射图.由图可见样品形貌为棒状的氧化锌,宽约30n m ,长约100n m.颗粒尺寸分布窄,分散性较好.图1b 为单根氧化锌纳米棒的电子衍射(E D )图,从图中可以看出电子衍射呈现规则的点阵图案,说明Zn O 纳米棒具有单晶结构.2.3 X 射线衍射分析图2为样品的X 射线粉末衍射图.由图可知样品中所有衍射峰都归属于六方晶型铅锌矿结构的氧化锌.衍射角2θ=31.75°,34.4°,36.2°,47.9°,56.5°,62.8°分别对应于Zn O 的(100),(002),(101),(102),(110),(103)晶面,与氧化锌标准卡片(JCP DS NO.36-1451)相符合.图中样品的X 射线衍射峰较尖锐,表明样品的结晶度较高.2.4 荧光分析图3为室温下氧化锌纳米棒的荧光光谱图.由图可知,样品有两个发射带,一个是位于385nm 处的紫外发射,是近带边发射[16],相对较弱;一个是位于575n m 处的黄2绿光发射,主要来源于氧化锌中的单个氧离子空位,当光激发产生的空穴与占据氧离子空位的电子复合时,能量会以光辐射的形式释放出来.体相和一般纳米氧化锌在可见光区的发射带主要在510n m ,并且强度要比紫外发射弱,而本实验所制的氧化锌纳米棒在可见光区的发射发生了红移,发射带强而宽,其发射强度是紫外光区的34倍,主要由于氧化锌纳米棒的制备条件影响其形成过程,导致其中可能存在更多的氧空位,从而引起大量缺陷[17].结论:采用均匀沉淀法在比较温和的条件下制备了长约100nm ,宽约30n m 的铅锌矿结构氧化锌纳米30 化 学 研 究2006年棒,颗粒分布均匀.对其光学性质研究表明,在室温下氧化锌纳米棒不仅在紫外区有发射带,而且在黄2绿光区有很强的荧光现象,推测原因可能是表面氧缺陷增加所致.是很有潜力的发光材料.图2 Zn O 纳米棒的XRD 图Fig .2 XRD patterns of Zn O nanor ods 图3 室温下Zn O 纳米棒的荧光光谱图Fig .3 E m issi on s pectru m of Zn O nanor od atr oom te mperature参考文献:[1]L in G,Yang S H,Yang C L,et al .H ighly monodis perse poly mer 2capped Zn O nanoparticles:Preparati on and op tical p r operties[J ].A ppl Phys L etter ,2000,76(20):2901-2903.[2]HuangM H,Mao S,Feick H,et al .Room 2te mperature ultravi olet nanowire nanolasers [J ].Science,2001,292:1897-1899.[3]丁士文,张绍岩,刘淑娟,等.直接沉淀法制备纳米Zn O 及其光催化性能[J ].无机化学学报,2002,18(10):1015-1018.[4]Pan Z W ,Dai Z R,W ang Z L,Nanobelts of se m iconducting oxides [J ].Science,2001,291:1947-1949.[5]Lubom ir S,Marc A A,Se m iconduct or clusters in the s ol 2gel p r ocess:quantized aggregati on,gelati on,and crystal gr owth in con 2centrated zinc oxide coll oids [J ].J Am Che m Soc,1991,113:2826-2833.[6]Seung Y B,Hee W S,Hyun C C,et al .Heter ostructures of Zn O nanor ods with vari ous one 2di m ensi onal nanostructures [J ].JPhys Che m B ,2004,108(33):12318-12326.[7]Zhang H,Yang D,L i D S,et al .Contr ollable gr owth of Zn O m icr ocrystals by a capp ing 2molecule 2assisted hydr other mal p r ocess[J ].J C ryst Gro w th D 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均匀沉淀法制备纳米ZnO
洁性陶瓷 、 轮胎、 纺织工业、 学材料 、 光 气体传 感器 等Ｌ ３ ２］ ￣ 。制备纳米 Ｚ Ｏ 的方法很 多， 为气 相法、 ｎ 分
液相法、 固相法 ， 文献报道 中还有用 电镀化学 沉积 法、 机械化学法 以及热爆法等多种综合方法制备纳 米颗粒［ ］ 。其中又以液相法制备纳米氧化锌的报 道见多。液相法中的均匀沉淀较其他液相法有其显
核速率和生长速率 的 比值就 减小 ， 粒子粒 径增大 。 当硝酸锌的浓度继续增加 ， 溶液中的过饱和度增加 ， 有利于小颗粒的沉淀 生成 ， 当硝酸锌的浓 度增加至 ０ ６ ． ｏ Ｌ时， 粒粒 径最小 。继续 增加浓 ． ～０ ８ｍ ｌ ／ 颗 度， 颗粒之间的碰撞 几率增 大 ， 溶液 中的粘度增加 ，
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贵 州 化 工
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２０ ０６年 １ ０月
３ ・ ８
Ｇ ￣ ｏ ｈｍｉ ｌｎ ｕｔ ｕ ｈｕＣ ｅ ｃ ｄ ｓ ｙ ａＩ ｒ
第 ３ 卷 第 ５期 １
过饱和度小 ， 得到的 Ｚ Ｏ颗粒粒径大且产率很低 ， ｎ
颗粒颜色发黄。反应温度越高 ， 尿素 的水解速度越
可以看出， Ｚ （ Ｏ ） 浓度过低时 （ ．ｍ ｌ ） 当 ｎ Ｎ ３ ＜０ ５ ｏ Ｌ ， ／
化不大 。纳米 Ｚ Ｏ 的产率 随着尿素浓 度的增加 而 ｎ 增加 ， 当尿素 浓度 增加 到 ２ ７ ｏ／ ．ｍ ｌ Ｌ时， 此时 纳米
＊ 金项 目： 基 中南林学院引进人才基金 （１ ０ ０４）
在制备 纳米 Ｚ Ｏ 中， ｎ Ｎ ３２ 度、 素和 ｎ Ｚ （ Ｏ ）浓 尿
Ｚ（０ ） ｎ Ｎ ３２ 浓度的比值 、 面活性 剂的种类 、 表 反应温 度、 反应时间等都会影 响纳米氧化锌 的粒径 。本文 着重讨论 Ｚ （ Ｏ ） 浓度、 ｎＮ ３２ 尿素和 Ｚ （ Ｏ ） 浓度 的 ｎ Ｎ ３２
均匀共沉淀法制取zno
均匀共沉淀法制取zno1. 简介均匀共沉淀法是一种常用的制备纳米氧化锌（ZnO）的方法。
该方法具有操作简单、反应时间短、较高产率和纯度等特点。
因此被广泛应用于氧化锌的制备。
2. 均匀共沉淀法的原理均匀共沉淀法是一种通过均匀混合两种不同用途的盐溶液制备氧化锌纳米粒子的方法。
在该方法中，先将氧化锌前体溶于溶液中，然后加入NH4OH，用于提高pH值，促进Zn2+ 沉淀生成Zn(OH)2，并形成胶体粒子。
接着，将其他金属离子的溶液与Zn(OH)2混合，进一步沉淀形成氧化物混合物。
最后，为了获得氧化锌，还需要将混合物进行煅烧处理。
3. 实验过程在实验过程中，首先需要制备两种不同的盐溶液，一种是氧化锌前体，另一种是含其他金属离子的盐溶液。
然后将两个溶液均匀混合，再利用氨水溶液调节pH值。
当pH值为8左右时，混合物开始沉淀。
接着需要连续搅拌20-30分钟，以保证混合物充分均匀混合。
此时，将混合物加入醇类溶剂中，然后以高温（> 300°C）煅烧，在高温下还原并生成氧化锌样品。
4. 实验优势该方法有许多实验优势，包括：4.1 粒子的尺寸和分散性较好，分布范围窄，对于研究粒子的表面结构和性能具有优势；4.2 操作简单，适用于规模化制备；4.3 可以轻易地通过改变混合液体中含量和浓度，来调控最终得到的纳米ZnO的性质，并优化其光电性能；4.4 纳米氧化锌制备过程中的化学反应具有容易控制的化学反应动力学，可以通过单一反应温度调控合成过程。
5. 结论均匀共沉淀法制备氧化锌是一种非常普遍的方法，适用于制备纳米ZnO。
该方法具有高效、简单、灵活和易于控制反应动力学特性等优点。
在未来，该方法将继续被研究和改进，以提高其效率和应用范围，并促进氧化锌在各种领域中的使用。
ZnO纳米粉体制备与表征解析
ZnO纳米粉体制备与表征一实验目的1. 了解氧化锌的结构及应用2. 掌握“共沉淀和成核/生长隔离、水热法和微波水热、溶胶-凝胶法、反相微乳液”技术制备纳米材料的的方法与原理。
3. 了解同步热分析仪、X-射线衍射仪、扫描电子显微镜（SEM ）与比表面测定仪等表征手段和原理二基本原理2.1氧化锌的结构氧化锌（ZnO）晶体是纤锌矿结构，属六方晶系，为极性晶体。
氧化锌晶体结构中，Zn原子按六方紧密堆积排列，每个Zn原子周围有4个氧原子，构成Zn-O4配位四面体结构，四面体的面与正极面C（00001）平行，四面体的顶角正对向负极面（0001），晶格常数a=342pm, c=519pm,密度为5.6g/cm3，熔点为2070K,室温下的禁带宽度为 3.37eV.女口图1-1、图1-2所示：图1-1 ZnO晶体结构在 C （00001）面的投影图1-2 ZnO纤锌矿晶格图2.2氧化锌的性能和应用纳米氧化锌（ZnO）粒径介于1- 100nm之间，由于粒子尺寸小，比表面积大，因而，纳米ZnO表现出许多特殊的性质如无毒、非迁移性、荧光性、压电性、能吸收和散射紫外线能力等，利用其在光、电、磁、敏感等方面的奇妙性能可制造气体传感器、荧光体、变阻器、紫外线遮蔽材料、杀菌、图象记录材料、压电材料、压敏电阻、高效催化剂、磁性材料和塑料薄膜等。
同时氧化锌材料还被广泛地应用于化工、信息、纺织、医药行业。
纳米氧化锌的制备是所有研究的基础。
合成纳米氧化锌的方法很多，一般可分为固相法、气相法和液相法。
本实验采用共沉淀和成核/生长隔离技术制备纳米氧化锌粉。
2.3氧化锌纳米材料的制备原理不同方法制备的ZnO晶形不同，如：2.3.1共沉淀和成核/生长隔离法借助沉淀剂使目标离子从溶液中定量析出是材料制备领域液相法的重要技术。
常规共沉淀制备是将盐溶液与碱溶液直接混合并通过搅拌的方式实现，由于混合不充分，反应界面小、存在浓度梯度、反应速度和扩散速度慢，先沉淀的粒子上形成新沉淀粒子，新旧粒子的同时存在，导致粒子尺寸分布极不均匀。
实验7--沉淀法制备纳米氧化锌粉体
实验七 沉淀法制备纳米氧化锌粉体一、实验目的1、了解沉淀法制备纳米粉体的实验原理。
2、掌握沉淀法制备纳米氧化锌的制备过程和化学反应原理。
3、了解反应条件对实验产物形貌的影响，并对实验产物会表征分析。
二、实验原理氧化锌是一种重要的宽带隙(3.37 eV)半导体氧化物，常温下激发键能为60 meV 。
近年来，低维〔0维、1维、2维〕纳米材料由于具有新颖的性质已经引起了人们广泛的兴趣。
氧化锌纳米材料已经应用在纳米发电机、紫外激光器、传感器和燃料电池等方面。
通常的制备方法有蒸发法、液相法。
我们在这里主要讨论沉淀法。
沉淀法是指包含一种或多种离子的可溶性盐溶液，当加入沉淀剂(如OH --，CO 32-等)后，或在一定温度下使溶液发生水解，形成不溶性的氢氧化物、氧化物或盐类从溶液中析出，并将溶剂和溶液中原有的阴离子洗去，得到所需的化合物粉料。
均匀沉淀法是利用化学反应使溶液中的构晶离子由溶液中缓慢均匀地释放出来。
而加入的沉淀剂不是立即在溶液中发生沉淀反应，而是通过沉淀剂在加热的情况下缓慢水解，在溶液中均匀地反应。
纳米颗粒在液相中的形成和析出分为两个过程，一个是核的形成过程，称为成核过程；另一个是核的长大，称为生长过程。
这两个过程的控制对于产物的晶相、尺寸和形貌是非常重要的。
制备氧化锌常用的原料是可溶性的锌盐,如硝酸锌Zn(NO 3)2、氯化锌ZnCl 2、醋酸锌。
常用的沉淀剂有氢氧化钠〔NaOH 〕、氨水〔NH 3. H 2O 〕、尿素〔CO(NH 2)2〕。
一般情况下，锌盐在碱性条件下只能生产Zn(OH)2沉淀，不能得到氧化锌晶体，要得到氧化锌晶体通常需要进行煅烧高温。
均匀沉淀法通常使用尿素作为沉淀剂，通过尿素分解反应在反应过程中产生NH 3 H 2O 与锌离子反应产生沉淀。
反应如下：O H NH CO O H NH CO 23222223)(⋅+→+ (1)OH -的生成：-++→⋅OH NH O H NH 423 (2)CO 32-的生成：O H CO NH CO O H NH 223422322++→+⋅-+ (3)形成前驱物碱式碳酸锌的反应：()↓⋅⋅→+++--+O H OH Zn ZnCO O H OH CO Zn 2232232243 (4)热处理后得产物ZnO ：()O H CO ZnO O H OH Zn ZnCO 22223232+↑+→⋅⋅ (5)本实验通过Zn(NO 3)2和NaOH 之间反应得到的Zn(OH)42-进行热分解反应制备了氧化锌纳米晶体。
均匀沉淀法制备纳米氧化锌和片状氧化锌粉体
2003年6月 云南化工 Jun.2003 第30卷第3期 Yunnan Chemical Technology V ol.30,No3 均匀沉淀法制备纳米氧化锌和片状氧化锌粉体李东英,安黛宗,刘珩(中国地质大学材料科学与化学工程学院,武汉430074)摘 要: 以氯化锌、尿素为原料,采用均匀沉淀法在一定条件下制备得到纳米级氧化锌粉体。
并以TEM、S EM、XRD等测试手段对产物的粉体结构、形貌进行了研究。
结果表明,在200℃下热处理得到的氧化锌粉体结晶性能良好;在较大的反应物浓度及反应物浓度比下可以得到较小的晶体粒径,平均为20nm,且分散性好;在较小的浓度及较小的浓度比下得到的晶体粒径较大,并呈片状生长。
阐述了浓度对于粒径大小的影响并得出片状氧化锌微晶生长的最佳条件。
关键词: 均匀沉淀法;片状氧化锌;纳米氧化锌中图分类号: O614.24 文献标识码: A 文章编号: 1004-275X(2003)03-0037-03Preparation of Nanometer-ZnO and Sheet-ZnO By Uniform-Precipitation MethodL I Dong-ying,AN Dai-zong,LIU Hen g(School of M aterial Science and C hemical Engineering,China University of Geosciences,Wuhan430074,China)Abstract: Nanometer ZnO w as s ynthesized by uniform precipitation-method from ZnCl2and carbamide,and TEM, S EM and XRD were used to characterize the p roduct.Result indicated that pow dered ZnO w ith good crystal capabilitycould be obtained after treatment at200℃.Less granularity,bigger reactant concentration and proportion.The crystalgrew in sheet,with20nanometers at average.Effect of concentration on the granularity,and the optimal g rowing condi-tion of sheet ZnO crystals w ere discussed.Keywords: uniform precipitation method;sheet ZnO;nanometer ZnO 高性能材料的广泛应用越来越取决于对组成材料的晶粒尺寸、分布和形貌的控制。
均匀沉淀法制备ZnO纳米粉末
均匀沉淀法制备ZnO 纳米粉末材料物理 0910278 吴纯治一、实验目的1.掌握均匀沉淀法制备材料的原理、方法和步骤；2.用均匀沉淀法制备出纳米ZnO 粉体；3.熟悉离心搅拌器、电热鼓风干燥箱、离心机等仪器的使用。
二、实验原理（一）ZnO 粉末的制备方法有很多种，大体分为物理法和化学法两类。
（1） 物理法是采用特殊的粉碎技术，将普通级粉体粉碎，是从大颗粒到小颗粒的制备方法；（2） 化学法在控制条件下，从原子或分子的成核生成或凝聚为具有一定尺寸和形状的粒子。
化学法按物态又分为气相法，液相法和固相合成法，其中我们实验所用到的就是液相法中的均匀沉淀法。
（二）液相中析出纳米颗粒（1）核的形成：溶液处于过饱和的亚稳态时，由于分子或离子的运动，某区域分子易凝结成团，该团稳定后即形成晶粒。
由Kelvin 公式及过饱和度条件可知，只有满足以下条件时，晶粒才可能出现。
ln Z Mr RT S σρ=根据化学反应动力学理论，晶粒的生成速率为：3233216exp[]3(ln )MN K R T s πσρ=-（2）核的成长：晶粒在过饱和溶液中形成后，溶质不断沉积于其上，使晶粒不断长大。
晶粒线性生长速率的普遍式为：exp()BR A G T ν=∆-要想获得纳米颗粒。
必须控制好核生成和核成长之间的关系，保证核生成速率大于核成长速率。
（三）均匀沉淀法制备ZnO 粉末利用某一化学反应使溶液中的构晶离子由溶液中缓慢地、均匀地释放出来。
此时，加入的沉淀剂不是立刻与被沉淀组份发生反应，而是通过化学反应使沉淀剂在整个溶液中缓慢地生成。
其特点就是构晶离子的过饱和度在整个溶液中比较均匀，所以沉淀物的颗粒均匀而致密，便于过滤洗涤，此外还可以避免杂质的共沉淀。
其化学反应方程式如下：222232()32CO NH H O CO NH H O +→↑+⋅ （1）232242()2Zn NH H O Zn O H NH +++⋅→↓+ （2） 22()()Zn O H ZnO s H O ∆−−→+↑ （3）上式中（1）式为尿素的水解反应。
纳米ZnO粉体的制备及其影响因素
第41卷 第4期厦门大学学报(自然科学版)Vol .41 No .4 2002年7月Journal of Xia men University (Natural Science )Jul .2002 文章编号:0438-0479(2002)04-0472-04纳米ZnO 粉体的制备及其影响因素收稿日期:2001-11-19基金项目:国家自然科学基金(29773037,29933040,20023001)和福建省自然科学基金(E991001,E0010006)资助项目作者简介:许宗祥(1978-),男,硕士研究生.＊通讯联系人许宗祥,张 健,林敬东,陈鸿博,廖代伟＊(厦门大学物理化学研究所,化学系和固体表面物理化学国家重点实验室,福建厦门361005)摘要:采用均匀沉淀法,以六水合硝酸锌为原料,尿素为沉淀剂,在不同反应条件下,合成不同晶粒尺寸的纳米氧化锌,用XRD 、TE M 和BET 等方法表征所合成产品的形貌和平均晶粒度等,讨论不同反应条件对产物性能的影响,并确定最佳反应条件.实验表明,在Zn 2+浓度为0.2mol /L 、与尿素的量比为1∶4时投料,于124℃搅拌下反应3.5h ,经离心洗涤和超声波处理,粗产物于80℃烘干后,在200℃煅烧3h ,所得产物平均粒径为32.8nm ,且粒径分布窄、分散性好,产率在85%以上.关键词:纳米氧化锌;均匀沉淀法;透射电镜中图分类号:O 642文献标识码:A 纳米ZnO 粉体通常称之为活性氧化锌,在橡胶生产行业中,作为硫化促进剂及脱硫剂,使橡胶具有良好的耐磨性、耐撕裂性和弹性.还可以用作合成塑料的光稳定剂及合成氨生产过程中的催化剂.此外,在颜料、油墨、化妆品、聚合物填料和光敏材料等领域都具有广泛的应用前景[1].目前生产纳米氧化锌主要采用沉淀法,如,利用化学反应合成草酸锌沉淀,后在460℃下煅烧[2],或合成Zn (OH )2沉淀,再在600℃下煅烧[3].作为工业生产,高温煅烧能耗太高,本文从降低能耗和成本出发,采用均匀沉淀法,充分考虑实验中各影响因素,进行优化,利用尽量低的成本制备出合格的产物.其基本反应如下:CO (NH 2)2+3H 2O =CO 2←+2NH 3·H 2O Zn 2++2NH 3·H 2O =Zn (OH )2↑+2NH +4Zn (OH )2=ZnO +H 2O 1 实验部分1.1 合 成所用试剂均为分析纯,定量称取Zn (NO 3)2·6H 2O 和C O (NH 2)2、并均匀溶于烧杯,配成指定浓度(以Zn 2+浓度为标准mol /L )的溶液,置烧杯于磁力加热搅拌器上,用油浴加热,升至设定温度、搅拌反应并静置陈化,离心分离洗涤、超声波处理、干燥,得到粗产物沉淀物,粗产物在马福炉中煅烧得到最后产物.改变反应条件,可得到不同产物.通过TE M 、XRD 和BE T 表征,正交法对比各产物粒径、分散性和产率,经优化选择,可得到最佳反应条件,再以此反应条件制备得到目标产物纳米氧化锌.1.2 产物(纳米ZnO )的表征表征所用标样为上海化工厂生产的分析纯ZnO ,目标产物的合成条件是Zn 2+浓度为0.2mol /L ,与尿素的量比为1∶4,124℃反应3.5h ,200℃煅烧3h .(1)XRD 表征在D /max -rC 型转靶x -射线衍射仪上进行产物X 射线粉末衍射实验,扫描范围30°～70°,扫描速度4°/min .标样和目标产物衍射图和主要数据分别示于图1、图2和表1.由谱图可看出所制得的目标产物不存在Zn (OH )2等其它可能物相的杂峰,产物衍射峰数据与标准数据一致,表明合成产物纯度高.(2)BE T 表征以N 2为吸附质,采用静态氮气吸附法,用Carlo Erba Sorptomatic 1900型吸附仪,测得产物的比表面积为32.54m 2/g ,根据公式:D =6/(ρ＊A ),可得目标产物平均粒径为32.8nm . 图1 标样XRD 图(分析纯ZnO ,上海化工厂产) Fig .1 XRD profile of the normative ZnO (ZnO ,AR)图2 目标产物的XRD 图(纳米ZnO )Zn 2+浓度为0.2mol /L 、与尿素的量比为1∶4,124℃反应3.5h ,200℃煅烧3hFig .2 XRD profile of the objected product (nanoscale ZnO )表1 XRD 谱图的主要峰与标准卡资料数据的对比Tab .1 XRD dataD /10-10mol ·L -1资料数据实验值I /I 0资料数据实验值2.8142.80757652.6032.59644452.4762.470100100(3)TE M 表征用JE M -100CX Ⅱ型透射电子显微镜,在1×105倍放大倍数下,如图3所示,可观察到颗粒呈规则的圆形颗粒状、无明显团聚,产物粒径分布为20～40nm 、且分布区间较均匀,与BE T 测得的平均粒径相符.图3 目标产物的TE M 图(纳米ZnO )Zn2+浓度为0.2mol /L 、与尿素的量比为1∶4,124℃反应3.5h ,200℃煅烧3hFig .3 TEM picture of the objected product (nanoscale Zn O )2 结果与讨论根据谢乐宽公式,以XRD 特征峰宽为粒径指标,峰宽值越大,晶粒度越小[1].不同反应条件对产物的产率和晶粒度指标的影响如表2所示.根据表2数据,再结合所得产物的透射电镜表征图,通过正交化对比,即,固定一系列反应条件,只改变某单一反应条件,观察产物性能变化,得出该条件对反应的影响,选择最佳的反应条件.结果表明:1)实验中反应温度、时间、反应物料配比和浓度对产物的粒径、产率的影响与相关文献基本一致.如表2所示,提高反应温度和时间有利于提高产率,但过高的温度和太长的时间将使产物粒径增大,团聚厉害,性能降低.比较T1、T2、T3和C1、C2、C3可确定最佳反应温度为124℃、最佳反应时间为3.5h .同样,只有恰当的物料配比和反应物浓度,才可在不影响产物性能下获得较高的产率,对比A1、A2、A3、A4、B1和B2,可确定最佳Zn 2+浓度为0.2mol /L ,其与尿素的量比为1∶4时最好.2)煅烧时间和温度是影响产物性能的重要因素,更是生产中节省能耗的关键.煅烧温度过高或煅烧时间过长,都会使ZnO 粒径增大,煅烧温度过低或时间太短,反应又不完全.所以在保证Zn (OH )2沉淀分解完全的基础上,煅烧温度越低、煅烧时间越短越好.本文通过对初级产物Zn (OH )2沉淀做差热分析,可知Zn (OH )2在58℃开始失水,到178℃时已经完全分解成为ZnO .结合表2中产物B1、D1、D2和D3的相关数据及图4,可看出,200℃下煅烧晶粒度指标明显优于其它温度.升高温度煅·473·第4期 许宗祥等:纳米ZnO 粉体的制备及其影响因素表2 不同反应条件对产物的影响Tab .2 Influence of different reaction conditions4,17＊2,9,6,13样品反应条件配比浓度/mol ·L -1温度/℃时间/h 煅烧条件时间/h 温度/℃产率峰 宽A11∶10.21282335020.120.570/0.570/0.570A21∶20.21282335037.050.810/0.810/0.870A31∶30.21282335061.730.540/0.540/0.540A41∶40.21282335076.600.570/0.570/0.600B11∶30.412823350650.540/0.510/0.540B21∶30.81282335049.360.570/0.540/0.570T11∶30.41152335014.190.405/0.405/0.390T21∶30.41242335040.020.360/0.345/0.405T31∶30.41382335074.950.375/0.375/0.405C11∶30.41283335081.140.540/0.510/0.540C21∶30.41283.5335084.880.540/0.540/0.540C31∶30.41284335085.120.540/0.540/0.540C41∶30.41282.5335061.250.540/0.540/0.540D11∶30.41282330053.540.540/0.540/0.540D21∶30.41282325052.830.570/0.540/D31∶30.41282320053.760.600/0.600/0.630E11∶30.4124223000.360/0.360/0.390E21∶30.4124243000.345/0.375/0.390(a ) (b)(c ) (d ) 图4 不同温度下煅烧产物的TEM 图a .200℃;b .250℃;c .300℃;d .350℃ Fig .4 TE M pictures of products calcined at different temperatures·474·厦门大学学报(自然科学版) 2002年烧,粒径明显增大,且团聚利害.所以,200℃为最佳煅烧温度.由D1、E1和E2则可看出,煅烧3h 所得的产物晶粒度指标最好.3 结 论利用本实验报道的均匀沉淀法置备纳米ZnO ,设备简单,原料价廉易得,反应条件温和.实验结果表明,当Zn 2+浓度为0.2mol /L ,按与尿素的量比为1∶4投料时,于124℃,搅拌下反应3.5h ,反应所得溶液经过离心洗涤和超声波处理,粗产物在红外烘箱80℃烘干后,在200℃下煅烧3h ,所制得的产物粒径小且分布区间小、颗粒分散度好、产率高、煅烧温度低,可大大降低工业生产的能耗,是一种具有产业化应用前景的制备方法.参考文献:[1] 张立德,牟季礼.纳米材料和纳米结构[M ].北京:科学出版社,2001.[2] 俞建群,贾殿赠,郑敏峰.纳米氧化镍、氧化锌的合成新方法[J ].无机化学学报,1999,15(1):95-98.[3] 徐甲强,潘庆宜,孙雨安,等.纳米氧化锌的乳液合成,结构表征和气敏特性[J ].无机化学学报,1998,14(3):355-358.[4] 熊纲,杨绪杰,王晓慧,等.纳米铁酸锌和铁酸镧的合成与表征[J ].无机材料学报,1998,3(4):613-618.Synthesis of Nanoscale ZnO Particles and Its Influence FactorsXU Zong -xiang ,ZHANG Jian ,LIN Jing -dong ,CHEN Hong -bo ,LIAO Dai -wei＊(State Key Lab .for Phys .Chem .of the Solid Surf .,Dept .of Chem .,Inst .of Phys .Chem .,Xiamen Univ .,Xiamen 361005,China )A bstract :Nanoscale ZnO particles were prepared by using a homogeneous precipitation method with urea and zinc ni -trate as the starting materials .The microstructur e and morphology of the nanoscale ZnO particles were investigated by means of XRD ,TE M and BE T .The results showed that the product was the best and the average size of the crystallites was 32.8nm as the r eaction was carried out at 124℃for 3.5h and calcined at 200℃for 3h .Key words :nanoscale ZnO ;homogeneous precipitation method ;TE M·475·第4期 许宗祥等:纳米ZnO 粉体的制备及其影响因素。
纳米材料的制备方法(1)
11
• 共沉淀体系中，如何对粒径进行有效控制、防 止颗粒间的絮凝团聚是一个关键问题。
ZrOCl 2 2NH 4OH H 2O Zr (OH )4 2NH 4Cl
YCl3 3NH 4OH Y (OH )3 3NH 4Cl
7
• 得到的氢氧化物共沉淀物经洗涤、脱水、煅烧 可得到具有很好的烧结活性的ZrO2(Y2O3)纳米微 粒。
• 烧结时表面羟基易产生氧桥，应注意粉体的团 聚问题。----硬团聚，属化学键合---难分开
• 通常是利用高聚物作为分散剂防止团聚。 • 机理：
• 无机微粒表面与聚合物之间会发生作用力如静 电作用、范德瓦尔斯力、氢键或配位键等。吸 附的聚合物可以作为保护膜，对粒子之间由于 高表面活性引起的缔合力起到减弱或屏蔽作用， 会限制晶粒的进一步生长，并阻止粒子间絮凝 团聚，不仅可以控制纳米微粒的大小，而且能 改变纳米微粒的表面状态。
13
• 例如，随尿素水溶液的温度逐渐升高至70℃附 近，尿素会发生分解，即
• (NH2)2CO + 3H2O 2NH4·OH + CO2 • 生成的沉淀剂NH4·OH在金属盐的溶液中分布均
匀，浓度低，使得沉淀物均匀地生成。
• 尿素的分解速度受加热温度和尿素浓度的影响， 控制这两种因素可以使尿素分解生成NH4·OH的 速度降得很低。
4
• 分类： • 沉淀法包括共沉淀法、均相沉淀法、直接沉淀
法、金属醇盐水解法等。
• (1)共沉淀法 • 含多种(两种或两种以上)阳离子的溶液中加入
沉淀法制备纳米ZnO粉体
沉淀法制备纳米ZnO粉体一.实验目的1. 采用直接沉淀法和均匀沉淀法制备纳米ZnO粉体，对比分析两种制备方法中沉淀剂对粉体的影响。
2. 制备过程中沉淀剂用量、反应时间、反应温度、煅烧时间及温度、表面活性剂种类及用量对粉体平均粒径和回收率的影响等。
3. 解决粉体生产中的团聚问题。
二.实验原理1. 直接沉淀法是在包含一种或多种离子的可溶性盐溶液中加入沉淀剂后,于一定条件下生成沉淀从溶液中析出,将阴离子除去,沉淀经热分解得到纳米ZnO。
常见的沉淀剂为NH3·H2O和NaOH等。
选用不同的沉淀剂,反应机理不同,得到的沉淀产物不同,得到纳米ZnO的质量也就会有所不同。
其反应原理如下以（NH3·H2O作沉淀剂）Zn2++2NH3·H2O==Zn(OH)2↓+2NH4+Zn(OH)2 ==ZnO+ H2O↑2.均匀沉淀法是利用某一化学反应使溶液中的构晶离子由溶液中缓慢地、均匀地释放出来。
所加入的沉淀剂不直接与被沉淀组分发生反应,而是通过化学反应使沉淀剂在整个溶液中均匀地、缓慢地析出。
该法得到的粒子粒径分布较窄,分散性好,工业化放大被看好。
常用的均匀沉淀剂有碳酸铵和六亚甲基四胺(C6H12N4)。
其反应原理如下（以碳酸铵作沉淀剂）(NH4)2CO3 +3 H2O==CO2↑+2NH3·H2O Zn2++CO32-==ZnCO3Zn2++2NH3·H2O==Zn(OH)2↓+2NH4+Zn(OH)2== ZnO + H2O↑ZnCO3== ZnO + CO2↑三.实验仪器和药品1.仪器恒温磁力搅拌器、电子天平、电热鼓风干燥箱、硅碳棒炉、真空抽滤装置、研钵、烧杯、玻璃棒、量筒、表面皿、胶头滴管等2．药品硝酸锌、碳酸铵、氨水、无水乙醇、十二烷基苯磺酸钠、聚乙二醇四、实验步骤配制1.0mol/lZn(NO3)2溶液（称取29.75克硝酸锌溶于100ml去离子水中，搅拌可得）。
配位均匀共沉淀法制备Ag／ZnO纳米复合材料的研究
ｓ ｕ ｅｔ 分析； ｔ ｍ ｎｓ ｒ 前驱物 和产品的 Ｘ Ｄ谱用 日本理学 Ｒ Ｄ ｍａ－ｃ 自动 Ｘ射 线 粉 体衍 射 仪分 析 （ 电压 为 ／ ｘ３ 全 管 ４ｋ 电流 为 １０ ０Ｖ， ０ｍＡ， 描 速 度 ４／ ｉ， 扫 。ｒ ｎ Ｃｕ靶 ， 滤 ａ Ｎｉ 波片） 产 品 的形 貌 用 日本 日立 公 司 Ｈ一０ ； ８ ０透 射 电子 显微镜 测定 （ 加速 电压 为 ２ ｏ Ｖ） 前驱 物 和产 品 的 Ｉ ０ｋ ； Ｒ 谱用 Ｐ ｒｉ ｌ ｒ ｅｋｎＥｍｅ 傅立叶变换红外光谱仪测定 ； 产品 中的 Ａｇ用 日本 日立公 司 Ｚ８０ －０ ０型偏振 塞曼原子 吸收 光谱 仪测 定 。
以得 到理 想 的产 物 。本 文采 用 一种 新方 法— — 配位 均 匀 共沉 淀法［ 成 功制备 出粒径 可 控 的 Ａｇ Ｚ Ｏ纳 米 １ ， ／ｎ
馏 水 。先 在 称 量 好 的 Ｚ Ｏ 中 加 入 一 定 量 ＮＨｓ和 ｎ ＮＨ ＨＣ ， 拌下 再 加入 一 定量 的 ０ １ ｌＬ的 Ａｇ Ｏ３搅 ． ｍｏ／ —
其 粒径 随前 驱物 焙烧 温度 的升 高而 增 大 。对 Ａｇ Ｚ Ｏ ／ｎ
晶粒生 长动 力 学的研 究发现 ， 在较 低 温度 范围 内 ， 晶粒 生长速度较 快 ， 晶粒 生 长动力 学指数 为 １ ３ 。 其 ． ２ 关键 词 ： Ａｇ Ｚ Ｏ； ／ ｎ 纳米 复 合材 料 ； 位 均 匀 共沉 淀 ； 配
及 ｅ 前驱 物记 为 ｆ ， 。
２２ 表 ． 征
廉、 稳定性较 高及光 催化 性能 好 等特点 ， 光催 化 领域 在 中具 有十分 广 阔的应 用 前 景［ 。但 在 半 导体 光 催化 ６ ］ 氧化 过程 中 ， 反应 速 率 受 光 生 电子 传 递 给 光 催化 剂表 面吸 附氧速 率的 限制 ， ］因此 ， 如何 促使 电子 向半 导体 表 面的输运 和减少 载流子 的 复合 ， 以提 高 光催 化效 果 ， 成 为众多学 者研究 的 目标 。在 纳米 半 导体 材料 表 面上 沉积 Ｐ 、 ｄ Ａｇ等贵金 属被 认 为是 一 种 可 以捕 获 光 ｔＰ 及
均匀沉淀法制备纳米氧化锌实验研究
粉 末 冶 金 工 业
ＰＯ Ｗ ＤＥＲ Ｍ ＥＴＡＬＬＵＲ ＧＹ Ｉ Ｎ ＤＵＳ ＴＲＹ
Ｖｏ １ ． ２３ Ｎｏ ．１
Ｆｅ ｂ． ２ ０１ ３
均匀沉淀法制备 纳米 氧化锌 实验研究
于娜娜 ， 王 笃政 ， 高志 谨 ， 朱 子 涵 ，汪 书丽
（ 中北 大 学 化 工 与 环境 学 院 ， 山西 太 原 ０ ３ ０ ０ ５ １ ）
ＳＴＵＤＹ ＯＮ ＰＲＥＰＡＲＡＴＩ ＯＮ ＯＦ ＮＡ ＮＯＭ ＥＴＥＲ ＺｎＯ ＢＹ
Ｈ ０Ｍ ＯＧＥＮ ＥＯＵ Ｓ Ｐ ＲＥＣＩ ＰＩ ＴＡＴＩ ＯＮ ＭＥ Ｔ ＨＯＤ
ＹＵ Ｎａ － ｎ ａ ， ＷＡＮＧ Ｄｕ － ｚ ｈ ｅ ｎ ｇ， ＧＡＯ Ｚｈ ｉ － ｊ ｉ ｎ， ＺＨＵ Ｚｉ — ｈ ａ ｎ， Ｗ ＡＮＧ Ｓ ｈ ｕ － ｌ ｉ
沉淀法制备纳米ZnO
设计性实验2 沉淀法制备纳米ZnO摘要：本实验以Zn（NO）2 • 6H0和NHHCO为原料，聚乙二醇（PEG6O0为模板，采用直接沉淀法制备纳米氧化锌，并计算产率和晶粒尺寸，讨论影响纳米ZnO晶粒大小的影响因素。
关键词:纳米氧化锌；直接沉淀法；产率；晶粒尺寸1. 直接沉淀发制备纳米ZnO的理论基础氧化锌俗称锌白，常作白色颜料，是一种重要的工业原料，它广泛应用于涂料、橡胶、陶瓷、玻璃等多种工业。
纳米氧化锌与普通氧化锌相比显示出诸多特殊性能，如:压电性、荧光性、非迁移性、吸收和散射紫外线能力等，因而其用途大大扩展，如可用于压敏材料、压电材料、荧光体、化妆品、气体传感器、吸湿离子传导温度计、图象记录材料、磁性材料、紫外线屏蔽材料、高效催化剂和光催化剂。
国内外专家学者一致认为，纳米氧化锌必将逐步取代传统的氧化锌系列。
纳米材料是指晶粒（或组成相）在任一维的尺寸小于100nm的材料，是由粒径尺寸介于1~10 Onm之间的超细微粒组成的固体材料，按空间形态可分为一维纳米丝、二维纳米膜和三维纳米粒。
纳米材料的制备方法分类如下表:本实验采用化学沉淀法里的直接沉淀法制备纳米ZnQ直接沉淀法的原理是在可溶性锌盐溶液中加入沉淀剂后，于一定条件下生成沉淀从溶液中析出，将阴离子洗去，经分离、干燥、热处理后，得到纳米氧化锌。
该方法操作简单，对设备和技术要求不太苛刻，产品纯度咼，不易引入杂质，成本低。
X-射线衍射仪可以利用衍射原理，精确测定物质的晶体结构，织构及应力，精确的进行物相分析,定性分析,定量分析.利用谢乐公式：De = 0.89入/(B cos 0 )(入为X射线波长,B为衍射峰半高宽,0为衍射角)，根据粉体X-射线衍射图可以得到相关数据，计算得到粒子的尺寸。
2. 实验2.1实验药品及仪器Zn(N03)2 • 6HO NHHCO聚乙二醇(PEG600、无水乙醇、去离子水烘箱、500ml烧杯、250ml烧杯两个、玻璃棒、PH计、马弗炉、X射线衍射仪，胶头滴管。
醋酸锌分解均匀沉淀法制备纳米氧化锌
娜¨ 等人以硝酸锌和尿素为原料 ， 采用均匀沉淀法制备了 ３ ０ ｎ ｍ左右的纳米 Ｚ ｎ Ｏ ． 杨志广¨ 等人 以六水硝
酸锌 为原 料 、 氨水 为沉 淀剂 ， 采用 均 匀沉淀 法合 成 了 纳米 Ｚ ｎ Ｏ ．龚 海 燕 等人 以六水 硝 酸 锌 、 六 亚 甲基 四胺 为原 料 ， 采 用 均匀沉 淀 法合 成 了长 １ ０ ０ ｎ ｌ ｉ ｌ ， 宽３ ０ ｎ ｍ的 Ｚ ｎ Ｏ纳 米棒 ．
一
种 常见 的制 备方 法 ， 主要 是 通 过 溶 液 条 件 的控 制 ， 将 锌 源转 变 为各 种 形 式 的 沉 淀 ， 再 通 过 高 温 煅 烧 获 得
Ｚ ｎ Ｏ ．均 匀沉 淀法 常采 用 硝酸锌 为 锌源 、 尿 素为沉 淀 剂制 备 纳 米 Ｚ ｎ Ｏ ．如 王 肖鹏 等 人 以六水 硝 酸 锌 、 尿 素 为原 料 ， 利 用 均匀 沉淀 法制 备 了不 同粒径 的 纳米 Ｚ ｎ Ｏ ．刘家 祥 等人研 究 了均 匀 沉 淀法 制备 纳米 Ｚ ｎ Ｏ工 艺 条 件 ．汤 皎宁 ¨ 等人 以硝 酸锌 为原 料 、 尿 素为沉 淀剂 ， 采 用均 匀沉 淀法 制备 了 ５ ０ ｎ ｍ 左右 的纳 米 Ｚ ｎ Ｏ ．于娜
反应 机理 ．
１ 实 验
１ ． １ 原 料与试 剂
二水 醋酸 锌 （ 分析 纯 ， 成都 科龙 化工 试剂 厂 ） ， 尿素（ 分 析纯 ， 成 都科龙 化 工试 剂厂 ） ．
１ ． ２ 实 验过 程
量取 ０ ． ５ ｍ ｏ ｌ ／ Ｌ的醋 酸锌 溶液 １ ０ ０ ｍｌ ， 搅 拌状 态下 加入 一定 浓 度 的尿素溶 液 １ ０ ０ ｍ ｌ ， 分 别于一 定 温度 条 件下 反 应 ８ ｈ ， 反 应结 束后 将悬 浮液 进行 抽 滤并使 用 蒸馏 水进 行洗 涤 ， 所 得 固体 产物 置于烘 箱 中于 ６ ５℃ 干燥 之后 获得 反应 前 驱体 ， 最 后将前 驱体 置 于 ６ ０ ０℃下煅 烧 ２ ｈ之 后 ， 获得 产 品 ．
纳米ZnO及复合物的可控制备与光催化性能研究
纳米ZnO及复合物的可控制备与光催化性能研究一、本文概述随着环境问题的日益严重和能源需求的不断增长，光催化技术作为一种高效、环保的能源转换和污染物降解手段，受到了广泛的关注和研究。
在众多光催化剂中，氧化锌（ZnO）因其独特的物理和化学性质，如宽禁带、高激子结合能以及优异的光电性能，被认为是一种理想的光催化材料。
然而，ZnO在实际应用中仍面临一些挑战，如光生电子-空穴对的快速复合、可见光利用率低等。
为了解决这些问题，研究者们尝试通过制备ZnO复合物、调控其形貌和结构等方式来提高其光催化性能。
本文旨在研究纳米ZnO及其复合物的可控制备方法，并探讨它们的光催化性能。
我们将介绍纳米ZnO及其复合物的制备方法，包括溶胶-凝胶法、水热法、微波辅助法等，并对比各种方法的优缺点。
然后，我们将重点讨论如何通过调控制备条件，如温度、浓度、时间等，来实现纳米ZnO及其复合物的形貌、结构和性能的调控。
接着，我们将对所制备的纳米ZnO及其复合物进行光催化性能评价，包括光催化降解有机物、光催化产氢等方面，并通过对比实验，探究不同制备方法和条件对光催化性能的影响。
我们将总结本文的主要研究成果，并提出未来可能的研究方向和应用前景。
通过本文的研究，我们期望能够为纳米ZnO及其复合物在光催化领域的应用提供理论基础和技术支持，同时也为其他光催化材料的研究和开发提供借鉴和参考。
二、文献综述纳米ZnO及其复合物作为一种重要的半导体材料，近年来在光催化领域受到了广泛关注。
其独特的物理和化学性质，如大的比表面积、高的光催化活性以及良好的稳定性，使得纳米ZnO在光催化降解有机物、光解水产氢、太阳能电池和气体传感器等领域具有广阔的应用前景。
早期的研究主要集中在纳米ZnO的合成方法上，如溶胶-凝胶法、化学沉淀法、水热法、气相法等。
随着纳米科技的不断发展，研究者们开始关注纳米ZnO的形貌控制，以期获得具有更高光催化活性的材料。
例如，通过调节反应条件，可以制备出不同形貌的纳米ZnO，如纳米颗粒、纳米棒、纳米线、纳米花等。
均匀沉淀法制备纳米氧化锌的工艺条件
均匀沉淀法制备纳米氧化锌的工艺条件近年来，随着科学技术的发展，纳米氧化锌的应用迅猛增长，特别是在材料科学方面，它的应用也越来越广泛。
研究发现，纳米氧化锌有独特的物理和化学性能，如光学性能、吸附性能、抗腐蚀性能等，它们可以用于许多不同的应用场合，例如纳米分子传感器、纳米材料制备、纳米药剂制剂、太阳能电池的涂层等。
因此，研究如何快速、有效地制备纳米氧化锌，对纳米材料的应用具有重要意义。
均匀沉淀法是一种常用的制备纳米氧化锌的方法，它的基本原理是在水溶液中以溶剂蒸发的方式使离子沉淀，获得尺寸及形貌均一的纳米颗粒。
从工艺配比来看，主要包括溶质配比、溶剂配比及添加剂配比。
下面就简单描述一下均匀沉淀法中的重要参数及其影响，以期制备高品质的纳米氧化锌。
首先，研究发现，控制溶质的配比是制备纳米氧化锌的关键过低或过高的溶质量会影响纳米颗粒的均一性及形貌型。
常用的组分是氧化锌及溶剂，溶质的比例一般小于1：20，最好是1：10。
其次，控制溶剂的配比也是重要的常用的溶剂有水、乙醇及其他有机溶剂。
不同的类型的溶剂会影响纳米氧化锌的组成、纯度及形貌型，因此，必须选择适当的溶剂，才能获得良好的效果。
此外，添加剂的类型及量也会影响纳米颗粒的尺寸及形貌型。
一般情况下，包括表面活性剂、调节剂以及缓冲剂，它们可以调节悬浮体的表面张力，改变纳米颗粒的结晶度和均匀度，从而影响最终获得的纳米氧化锌的形貌及特性。
最后，工艺参数，如加热、搅拌及脱离度等也是非常重要的工艺条件。
研究发现，搅拌时间越长，悬浮体质量分数越高，从而有利于均匀沉淀。
然而，加热处理会使悬浮体形成凝胶，严重影响均匀沉淀效果，因此，加热温度及时间要控制得当，以获得良好的制备效果。
总之，均匀沉淀法是一种常用的纳米氧化锌制备方法，它的工艺参数包括溶质配比、溶剂配比、添加剂配比、加热等。
控制这些参数，可以达到最佳的效果，从而制备出高品质的纳米氧化锌。
均匀沉淀法制备纳米氧化锌研究
第35卷，增刊V01．35Suppl e雠m红外与激光工程hl：胁red柚d Las er E n酉n∞r i l l g2006年10月oc t．2006均匀沉淀法制备纳米氧化锌研究曾宪华，史运泽，樊慧庆(西北工业大学材料学院，陕西西安710072)摘要：以六水硝酸锌为锌源、氢氧化钠为碱源、甲醇溶液作为溶剂，采用均匀沉淀法合成了纳米氧化锌。
实验结果表明制备出的纳米氧化锌为纯相六角纤锌矿结构氧化锌。
通过x一射线衍射(xR D)，扫描电镜(s E M)等测试手段对所得产物的组成、形貌、结构进行了研究。
该方法制备的纳米氧化锌平均粒径在11nm左右。
关键词：氧化锌；纳米粒子；均匀沉淀法；六角纤锌矿型晶体结构中图分类号：T N215文献标识码：A文章编号：1007．2276(2006)增E一0165．03Pr epar at i on and cham ct er i zat i on of nam om et er zi nc o】|【ide by ahom ogene ous pr eci pi t at i on冱N G)(i柚也ua，Sm Y un—ze，Ⅳ蝌H ui—qi ng(School0f M锄=ri als Sci∞ce锄d Engi II ecri ng，N onh懈咖Pol弘echni cal U面rc rs it y。
)【i’蛆7100r72，al ina)A bst m t：N锄om e喷zi nc oxi de a r e sy劬esi zed舶m Z l l N036H zo柚dN a oH by a hom oge舱ouspr eci pi觚on，us i ng C17H603a s a s ol vent．Z no pow der s ar e c ha r ac t e ri Zed by x—r aydi债act i on aJl d sc咖i Il g e l e c t r on I I l i cr os copy，锄d om e r m eas of t es血g．功e zi nc oxi de c巧st al s a r e pur e hex a90n al w unzi t e s劬cm l．e(SG：P63I nc)i11aV er age si z e 0f l l m n．K ey w or ds：Zno；N anm n咖c巧stal s；H om ogeneous pr eci pi砸on；H exa90nal w urt zi t e s劬ct ur e0引育氧化锌通常为六角纤锌矿型晶体结构，是一种新型的宽禁带半导体材料，室温禁带宽度为3．3eV，由于量子尺寸效应，当颗粒为10nm时，其禁带宽度增加到大于4．5eV，此时能较好的吸收250～320nm的紫外线。
均匀沉淀法制备纳米ZnO及其应用
均匀沉淀法制备纳米ZnO及其应用
张纪东
【期刊名称】《株冶科技》
【年(卷),期】2001(029)003
【摘要】纳米粒子的研究是现代材料科学与物理化学的热门课题。
文章以尿素为沉淀剂，采用均匀沉淀法制备纳米ZnO粉体，分析了制备过程中碱式碳酸锌单分散粒子的形成机理，以及其在化工中的应用。
【总页数】3页(P20-22)
【作者】张纪东
【作者单位】株洲冶炼厂技术中心
【正文语种】中文
【中图分类】TF813
【相关文献】
1.均匀沉淀法制备纳米ZnO粉体的实验教学研究 [J], 王银珍;初本莉;何琴玉
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3.均匀沉淀法制备纳米ZnO [J], 王赛;周莹;汤林;李青
4.均匀沉淀法制备纳米TiO_2及其在环保方面的应用 [J], 张汝冰;刘宏英;李凤生
5.均匀沉淀法制备纳米ZnO反应体系pH值的控制计算 [J], 王赛;周莹;赵群金;汤林
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实验3 均匀沉淀法制备ZnO 纳米材料
ZnO 是一种重要的II-VI 族半导体氧化物，属于宽带隙直接带材料（E g ≥ 2.3 eV ），广泛地应用于日常用品、塑料橡胶、太阳能电池、陶瓷工业、探测材料、压电材料、光波导以及军事隐形等方面。
ZnO 的研究主要集中在光电性质、光催化性质、气体探测器以及应用陶瓷等方面。
纳米材料的兴起，使ZnO 纳米材料的制备与应用方面的研究受到了广泛地关注。
本实验以尿素为沉淀剂，利用均匀沉淀法来制备纳米ZnO 粉体材料。
一、实验目的
(1)、了解均匀沉淀法的基本原理，利用均匀沉淀法制备ZnO 纳米材料；
(2)、了解X 射线粉末衍射(XRD)仪的组成，熟悉测试的一般步骤；
(3)、掌握利用Jade 软件进行物相检索的一般步骤。
二、实验原理
均匀沉淀法是利用某一化学反应使溶液中的构晶离子由溶液中缓慢地、均匀地释放出来。
所加入的沉淀剂不直接与被沉淀组分发生反应，而是通过化学反应使沉淀剂在整个溶液中均匀地、缓慢地析出。
均匀沉淀法制备得到的产物粒子粒径分布较窄，分散性好。
本实验以硝酸锌为原料，尿素为沉淀剂，制备ZnO 纳米粉体材料。
制备过程可分为如下三个方面：
(1)、尿素分解反应：()22322
2ΔCO NH + 3H O 2NH H O + CO ⎯⎯→↑i ； (2)、沉淀反应：()2++3242Zn + 2NH H O Zn OH + 2NH ⎯⎯→↓i ；
(3)、热分解反应：()2
2ΔZn OH ZnO + H O ⎯⎯→↑ 三、实验仪器与试剂
(1)、仪器
恒温磁力搅拌器，磁子，电子天平，电热鼓风干燥箱，马弗炉，电动离心机，烧杯，量筒(50 mL)，坩埚，圆底烧瓶(150 mL)，球形冷凝管，胶管；
(2)、试剂
硝酸锌，尿素，蒸馏水，乙醇。
四、实验步骤
(1)、按硝酸锌浓度~0.1 mol/L 、尿素浓度~0.4 mol/L ，配置50 mL 混合溶液（其中硝酸锌称取4 g ，尿素2.4 g 溶于蒸馏水中，总体积调为~50 mL ），将混合
液装入圆底烧瓶中。
(2)、将圆底烧瓶放入90 o C的恒温水浴中，装上回流管，搅拌保温约2小时；然后用离心机中离心分离沉淀，用蒸馏水洗涤沉淀2-3次；
(3)、将沉淀移至表面皿，恒温100 o C干燥2 h；然后将沉淀移至刚玉坩埚中于马弗炉中450 o C煅烧1.5 h。
(4)、测试产物的XRD粉末衍射谱，利用Jade软件进行物相检索。
五、思考题
(1)、均匀沉淀法的原理是什么？
(2)、实验过程中的实验现象分别有哪些，试进行解释。
(3)、粉末衍射谱指标化的基本步骤有哪些？
(4)、查阅文献资料，该实验中可以利用哪些因素来控制最终产物粒径的尺寸大小？
六、注意事项
(1)、保证足够长的保温时间有利于提高产率；
(2)、测试粉末衍射谱时注意事先了解需要测试的衍射角范围，制样时注意玻璃样品槽要填平填满；
(3)、利用Jade软件检索物相时，注意利用组成和FOM (Figure of merit)值判断可能的物相结构（关于Jade的使用可参考中南大学黄继武老师编写的相关书籍）。