不同形貌纳米氧化锌的水热法合成

摘
要： 以氯 化 锌 为锌 源 ， 氢 氧 化 钠 为 碱 源 ， 用 水 热 法 合 成 了不 同形 貌 的 纳 米 氧 化 锌 ； 讨 了 晶 化 时 间 、 以 采 探 晶化
温 度 、 面 活性 剂 十 六 烷 基 三 甲 基 溴 化 铵 （ Ｔ ） 纳 米 Ｚ Ｏ 形 貌 的 影 响．结 果 表 明 ： 添 加 Ｃ ＡＢ 时 ， 表 ｃ ＡＢ 对 ｎ 不 Ｔ 在 １ Ｏ℃下 反应 ２ ２ ４ｈ得 到 的纳 米 氧 化 锌 为 颗 粒 状 ， 在 １０℃ 下 反 应 ２ 而 ６ ４ｈ得 到 的 纳 米 氧 化 锌 为 片 状 ．当 添 加
问、 晶化 温度 和表 面活 性剂 Ｃ ＡＢ对 产 物结构 和形 貌 的影响． Ｔ
１ 实验 部 分
１ １ 纳 米 氧 化 锌 的 合 成 方 法 ．
将 分析 纯 的氯化 锌 与氢氧化 钠 ， 分别 配成 １ｍｏ ・ 的溶 液 ， 氢氧化 钠溶 液缓 慢滴 加到 氯化 锌溶 液 中 ｌＩ 将
图 ２ 不 同 晶 化 温 度 的 ＸＲＤ 图
Ｆｉ ２ ＸＲＤ ｔｅ ｎｓ ｏ ｇ． ｐａ ｔ ｒ ｆＺｎＯ ｉｈ ｆｅ ｅ ｅ ｐｅ ａ ｕｒ ｗ ｔ ｄｉｆ ｒ ｎｔｔ ｍ ｒ ｔ ｅ
２ ３ 表 面 活 性 剂 Ｃ Ｂ 对 样 品 形 貌 的 影 响 ． ＴＡ
为 了验 证 表面 活性 剂 Ｃ ＡＢ在 合成 纳米 氧 化锌 中 的作用 ．将 晶化 时 间 固定 在 ２ ， 行 添加 Ｃ Ｂ和 Ｔ ４ｈ 进 ＴＡ
被 活化使 得 氧化 锌 的各 向异性 生 长在低 温下 成 为可 ， 而得 到 了氧化 锌纳 米 片．当温度 升 高到 １０℃ ， 从 ６ 氧
ｓｚ ｄ ＺｎＯ Ｓ ａ ｆ ｄ ｄ ａ ０ ℃ ． ｉｅ ｉ ｆｏｒ ｅ ｔ１ ６
Ｋｅ ｗｏ ｄｓ ｎ ｎｏ ｉｅ ｙ ｒ ： ａ ｓｚ ｄ ＺｎＯ ；ｈｙ ｒ ｔ ｅ ｍ ａ ｅ ｈ ｄ ｏ ｈ ｒ ｌｍ ｔ ｏｄ； ｓ ｎｔ ｅ ｉ ｙ ｈ ｓｓ；ｍ ｏ ｐｈ ｌ ｇ ｒ ｏｏ ｙ
Ｚ Ｏ是一 种具 有较 大禁带 宽度 的半 导体 功能材 料 ， 有很 好 的导 电 、 ｎ 具 导热 性能 和化 学稳 定性 ．纳米 Ｚ Ｏ ｎ
粒子 在光 、 磁 、 敏性 等方 面具有 重要 的应 用价 值 ．纳米 Ｚ Ｏ 的制 备方 法 主 要有 沉 淀 法 电、 气 ｎ 法
法制 备得 到纳 米氧化 锌 的形貌 较 多 ， 如纳 米棒 、 纳米 线 、 纳米 带
（ ｌｅ ｆ Ｃｈ ｍｉｔｙａｎ ｅ ｃ ｌＥｎ ｉ ｅｒｎ Ｃｏｌｇｅｏ ｅ ｓｒ ｄ Ｃｈ ｍｉａ ｇ ｎ ｅ ｉｇ，ＬｉｙｉＵｎ ｖ ｒｉｙ，Ｌｉｙｉ ７ ０ ０，Ｓｈ ｎ ｎ ｎ ｉ ｅｓｔ ｎ ２ ６ ０ ａ ｄｏ ｇ，Ｃ ｎ ｈｉａ）
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｎ ａ ｓｚ ｄ ｚｎ ｘ ｄ ｓｗ ｉｈ ｄ ｆｅ ｅ ｔｍ ｏ ｐｈｏ ｏ ｅ ｅｓ ｔ ｓｚ ｄ ｖ ａ ａ ｈｙ ｏ ｈｅ ｍ ａ ｓｒ ｃ ： ｎｏ ｉｅ ｉ ｃ ｏ ｉ ｅ ｔ ｉｆ ｒ ｎ ｒ ｌ ｇｙ ｗ ｒ ｙｎ ｈｅ ｉｅ ｉ ｄｒ ｔ ｒ ｌ ｒ ｕｔ ｉｈ Ｚｎ ，ａ ｈｅｚｎｃｓ ｕ ｃ ｎ ａ Ｈ ｓｔ ｌ ｌ ｏ ｃ ． Ｔ ｈｅｅ ｆ ｃ ｓ ｏ ｒ ｓ ａｌｚ — ｏ ｅ ｗ ｔ Ｃ１ ｓｔ ｉ ｏ ｒ ｅ ａ ｄ Ｎ Ｏ ａ ｈｅａ ｋａｉ ｓ ｕｒ ｅ ｎｅ ｆｅ ｔ ｆｃ ｙ ｔ ｌｉ ａ ｔｏ ｉ ｅ， ｒ ａ ｔｏ ｅ ｐｅ ａ ｕｒ ｎ ｕｒａ ｔ ｎｔｃ ｔ ｌｒｍ ｅ ｈｙ ｍ ｍ ｏｎ ｕ ｒ ｍ ｉ ｅ （ ｉ ｎ ｔｍ ｅ ｃｉｎ ｔ ｍ ｒ ｔ ｅ ａ ｄ ｓ ｆ ｃ ａ ｅ ｙ ｔｉ ｔ ｌａ ｉｍ ｂ ｏ ｄ ＣＴ Ａ Ｂ） ｏ ｎ ｔ ｏｒ ｈｏ ｏ ｆ ｎ ｏ ｉｅ ｈｅ ｍ ｐ ｌ ｇｙ ｏ ａｎ ｓｚ ｄ ＺｎＯ ｐ ｏｄ ｔ ｅ ｅ ｉ ｅ ｔｇａ ｅ ． Ｒｅ ｕ ｔ ｓ ｗ ｈａ ｒ ｕｃ ｓ ｗ ｒ ｎｖ ｓ ｉ ｔ ｄ ｓ ｌｓ ｈｏ ｔ ｔ， ｉ ｈｅ ａ ｎ ｔ ｂ－
在 不 断增 长 ， 同时 长程 有序 结构 的规 整性 提 高 ， 六方 晶相 的结 构 不 断完 善 ．但 当 晶化 时 间为 ３ ， 序性 降 ２ｈ 有 低 ．晶化 时 间延长 ， 可能使 离浆 作用 明显 ， 架收 缩 使 得无 定 形 态 增多 从 而 降低 了氧 化锌 的 晶化程 度 ， 序 骨 有 性 也 因此 降低 ．当 晶化时 间为 ２ ４ｈ时 ， 射 峰 的峰强度 最 大 、 衍 峰形尖 锐 ， 以晶化 时 间取 ２ ． 所 ４ｈ
Ｃ ＡＢ后 ， １０℃ 可 得 到 片 状 氧 化 锌 ， 在 １ ０℃ 可 得 到 颗 粒 状 氧 化锌 ． Ｔ 在 ２ 而 ６
关键词 ： 米氧化锌 ； 纳 水热 法 ； 成 ； 貌 合 形 中 图 分 类 号 ： １ ． Ｏ ６４２ 文献 标 志 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ ８ ０ １ ２ １ ） ５ ０ ６ 一Ｏ １ ０ —１ ｌ （ Ｏ ２ ０ ０ ６ ４
， 胶一 胶 溶 凝
， 剂 热法 ］ 水 热法＿ 等 ．水 热 法 由于设备 比较 简 单 ， 貌多 样 ， 度 高 等特 点 备 受关 注 ．水 热 溶 ， ＿ ｇ 形 纯
、 纳米 管 ］ 纳 米花 一 等 ． ， 。
作 者 以 Ｚ Ｃｚ ｎ １为锌 源 ， ＯＨ 为碱源 ， Ｃ Ｎａ 以 ＴＡＢ为表 面 活 性 剂 ， 成 了 片状 的纳 米 氧化 锌 ， 讨 论 了 晶化 时 合 并
２ 结 果 与讨 论
２ １ 晶 化 时 间对 样 品 结 构 的 影 响 ．
固定 晶化温 度 １ ０℃ ， ２ 考察 不 同 晶化时 间 （ 、２ ２ 、 ２ｈ 对 产 物 的影 响．从 图 １可 以看 出 ， 同 的晶化 ８ １ 、４ ３ ） 不 时 间都可 以观 察 到氧化 锌 的特 征衍 射峰 （ １ ８ 、４ ３、 ６ ３、 ７ ５ 、 ６ ６ 、２ ９、 ８ ０ ） 说 明这 几个 晶化 时 ３ ． 。３ ． 。３ ． 。４ ． 。５ ． 。６ ． 。６ ． 。 ， 间均 可 以得 到 Ｚ Ｏ．从 图 中可 以看 出随着 晶化 时 间 的 增加 ， ｎ 主衍 射 峰 （ ６ ３） 峰有 变 宽 的趋 势 ， 明 晶相 ３ ． 。的 表
第 ２ ３卷 第 ５期
２１ ０ ２年 ９月
化
学 研
究
中国 科 技 核 心 期 刊
ｈ ｙ＠ ｈ ｎ ． ｄ ． Ｉ ｘ ｊ ｅ ｕ ｅ ｕ ＣＩ
ＣＨ ＥＭ Ｉ ＣＡ Ｌ Ｒ ＥＳＥＡ ＲＣＨ
不 同 形 貌 纳 米 氧 化 锌 的 水 热 法 合 成
郑兴芳， 张广远
（ 临沂 大 学 化 学 化 工学 院 ， 山东 Ｉ 临沂 ２ ６ ０ ） ７ ０ ０
ｓ ｎｃ ｆＣＴＡＢ，ｇｒ ｎｕｌ ｒ ｎａ ｏｓｚ ｄ ｅ ｅｏ ａ ａ ｎ ｉｅ Ｚｎ ｉ ｂｔ ｉ ｄ ｆ ｅ ４ ｒ ａ ｔｏ ａ １ Ｏ ℃ ． ｗｈｉｅ Ｏ Ｓ ｏ ａｎｅ ａ ｔ ｒ ２ ｈ ｏｆ ｅ ｃ ｉｎ ｔ ２ ｌ
ｓ ｅ ｔｌ ｅ ｎ ｎ ｓ ｅ ｎ ｉ ｏ ｔ ｉ ｅ ｆ ｅ ４ ｈ ｏ ｅ ｃ ｉ ｎ ａ ６ ℃ ．Ｗ ｈ ｎ Ｃ ｈ ｅ —ｉ ａ ｏ ｉ ｄ Ｚ Ｏ Ｓ ｂ ａｎ ｄ ａ ｔ ｒ２ ｆ ａ ｔｏ ｔ１ ０ ｋ ｚ ｒ ｅ ＴＡＢ ｉ ｉ ｔ ｏ ｕ ｅ Ｓ ｎ ｒ ｄ ｃ ｄ ｉ ｔ ｈ ｅ ｃ ｉ ｎ ｓ ｓ ｅ ，ｓ ｅ ｔ ｌ ｅ ｎ ｎ ｓｚ ｄ Ｚ Ｏ ｓｈ ｒ ｅ ｔ ｄ ａ ２ ℃ ，ｗｈ ｌ ｒ ｎ ｌ ｒｎ ｎ — ｎ ｏ ｔ ｅ ｒ ａ ｔｏ ｙ ｔ ｍ ｈ ｅ －ｉ ａ ｏ ｉｅ ｎ ｉ ａ ｖ ｓ ｅ ｔ１ ０ ｋ ｉ ｇ ａ ｕ ａ ａ ｏ ｅ
Ｈ ｙ ｒ ｔ ｒ ａ ｙ ｈ ｓｓ ｏ ｎｏ ｉ ｅ ｉ ｘ ｄ ｓ ｄ ｏ ｈｅ ｍ ｌｓ ｎｔ ｅ ｉ ｆｎａ ｓｚ ｄ ｚ ｎｃ ｏ ｉ ｅ ｗｉｈ ｄ ｆ ｅ ｅ ｔｍ ｏ ｐｈ ｌ ｇ ｔ ｉｆ ｒ ｎ ｒ ｏｏ ｙ
ＺＨ ＥＮＧ ｎ — ａ ｇ，ＺＨ Ａ ＮＧ Ｘｉ ｇ ｆ ｎ Ｇｕａ ｇ ｙ ｎ ｎ — ｕａ
行 抽 滤 ， 涤 、 干． 洗 烘
１ ２ 表 征 方 法 ．
物相 用德 国 Ｂ ｕ ｅ ｒ ｋｒ Ｄ８Ｘ射 线 衍射 仪分 析 ， 工 作 条 件 为 ： ｕ 其 Ｃ Ｋａ射 线 （ 一０ １ ０４ｎ ， 滤 波片 ， ． ５ ｍ） Ｎｉ 工 作 电压 ４ Ｖ， ０ｋ 工作 电流 ４ ＯｍＡ， 扫描 范 围 １ 。 Ｏ ， 宽 ０ ０ 。 扫描 速度 ０ ２／ ｉ．样 品形 貌 的测定 在 扫 ０ ～８ 。步 ．２， ． 。ｒ ｎ ａ 描 电子 显微 镜 （ Ｅ 上测 量 ， Ｓ Ｍ） 型号 为 Ｓ ３ ０ Ｎ． 一４ ０
２ ２ 晶 化 温 度 对 样 品 结 构 的 影 响 ．
固定 晶化 时 间为 ２ ４ｈ时 ， 考察 不 同 晶化温 度 对 氧化 锌 的 影 响 ， 别 在 １ ０℃ ， ２ 分 ０ １ ０℃ ，４ １ ０℃ ， ６ １ ０℃ 下
对产 品进 行 比较 ．由 图 ２可 以看 出在 １ ０℃ ， ２ ０ １ ０℃ ，４ １ ０℃ ，６ １ Ｏ℃下 均 能合 成 出纳米 氧 化 锌．在 较低 温 度 下 纳米 氧化 锌 的衍射 峰 较弱 ， 晶度不 高 ．随着 温 度 的升 高 ， 结 衍射 峰 的强度 增加 ， 峰形 变好 ．
ａ ８ ｈ； ｂ ２ ｈ； ｃ ４ ｈ； ｄ ３ ． ．Ｉ ．２ ． ２ｈ
ａ１ ０℃ ； ．０
ｂ １ ０ ℃ ； ｃ ４ ℃ ； ｄ １ ０ ℃ ．２ ．１ ０ ．６
图 １ 不 同晶 化 时 间纳 米 氧化 锌 的 Ｘ Ｄ 图 Ｒ
Ｆｉ １ ＸＲＤ ａ ｔ ｒ ｇ． ｐ ｔｅ ｎｓｏｆＺｎ０ ｉｈ ｄｉｆ ｒ ｎｔｔｍ ｅ ｗ ｔ ｆｅ ｅ ｉ
收 稿 日期 ： ０ ２ ０ ０ ． ２ １ ３ ９
作 者 简 介 ： 兴 芳 （ ９ ８ ） 女 ， 师 ， 士 生 ， 事 纳 米 氧 化 物 的研 究 郑 １７ ， 讲 硕 从
笙 塑
郑兴芳等： 不同形貌纳米氧化锌的 水热法合成
６ ７
（ 照 实验方 案 ， 按 添加 或者 不 添加 Ｃ Ｂ ．搅 拌 １ｈ后 转移 到 反应 釜 中 ， ＴＡ ） 进行 晶化．晶化后 将 所 得 的产 物进
不 加 Ｃ ＡＢ的 比较．图 ３的 ａ和 ｂ为 添加 Ｃ Ｔ ＴＡＢ， 晶化 温度 １ ０℃和 １ Ｏ℃的扫 描 电镜 图 ， 和 ｄ分别 为 没 ２ ６ Ｃ 有 加 Ｃ ＡＢ， Ｔ 晶化温 度 为 １ ０℃ 和 １ ０℃ 的扫描 电镜 图． ２ ６ 从图 ３ ａ和 图 ３ ｂ中可 以看 出 ， 当加 人 Ｃ ＴＡＢ后 ， 低 温 １ ０℃可 以看 到 形 貌 为 片 状 的 ， 在 ２ 当温 度 升 高 到 １ ０℃ ， 化锌 的形 貌 为颗 粒状 ．结 果表 明 ， ６ 氧 在较 低 的温度 下 Ｃ Ｂ对氧化 锌 的各 向异性 生长 有很 好 的促进 ＡＴ
作 用．氧 化锌是 极 性 晶体 ， 在水 热法 中其 生长 基元 是 ｚ Ｅ ＯＨ）］ ｎ（ 卜．Ｃ ＴＢ是 阳离子 表 面活性 剂 ， Ａ 由于库仑
力 的作 用它 会 和溶液 中的生 长基元 相结 合 ， ＴＡＢ会 吸 附在 氧化 锌核 心 的周 围Ｉ ］ Ｃ ２ 拢 ．因此 氧化 锌核 心 表面