直接沉淀法制备纳米ZnO实验
直接沉淀法制备纳米氧化锌思考题
《直接沉淀法制备纳米氧化锌思考题》在纳米材料领域，氧化锌是一种具有广泛应用前景的功能性材料。
在我国，直接沉淀法是一种常用的制备纳米氧化锌的方法。
这种方法通过将适当的氧化锌前驱体溶液与沉淀剂混合，使得氧化锌颗粒在溶液中沉淀而得到纳米氧化锌产品。
但是在实际操作中，我们需要考虑的因素有很多，这就需要我们从不同的角度去思考问题。
我们需要考虑的是直接沉淀法的优点和局限性。
这种方法相对简单易行，成本较低，能够在常温常压下制备纳米氧化锌。
但是，直接沉淀法制备的纳米氧化锌产品颗粒分布不均匀，且形貌不规则，对产品的纯度和晶体结构也会有一定影响。
我们在实际操作中需要根据具体需求选择合适的制备方法。
我们需要思考的是如何控制纳米氧化锌的形貌和晶体结构。
纳米氧化锌的形貌和晶体结构对其性能具有重要影响。
在直接沉淀法中，我们可以通过调节溶液浓度、沉淀剂的种类和添加剂等手段来控制产物的形态和结构。
而在实际操作中，我们需要充分理解不同参数对产品性质的影响，有针对性地进行调控。
在实际制备过程中我们还需要从环境友好和安全性角度进行思考。
直接沉淀法虽然简单易行，但是其中使用的溶剂、沉淀剂等化学品可能对环境和人体造成一定的影响。
在进行实验操作时，务必做好安全防护措施，选择环保、安全的试剂和溶剂。
我们需要思考纳米氧化锌的应用前景和发展趋势。
纳米氧化锌具有优异的光学、电学和催化性能，在太阳能电池、柔性电子器件、污水处理和生物医药领域有着广泛的应用前景。
在未来，随着纳米技术的不断发展，纳米氧化锌的性能和制备技术也将不断提升，为其应用领域的拓展提供更为广阔的空间。
直接沉淀法制备纳米氧化锌是一种简单、经济的制备方法，但在实际操作中需要考虑形貌和晶体结构的控制、环境友好和安全性以及应用前景和发展趋势等因素。
只有全面思考并有效解决这些问题，才能更好地推动纳米氧化锌领域的发展，为其在各个领域的应用提供更加优质的产品和解决方案。
在前文中，我们已经讨论了直接沉淀法制备纳米氧化锌的优点和局限性，以及如何控制纳米氧化锌的形貌和晶体结构等方面。
纳米氧化锌的制备及其在涂料中的应用
纳米氧化锌的制备及其在涂料中的应用摘要：以草酸锌（ZnC2O4）和碳酸氢铵（NH4HCO3）为原料，采用化学法中的直接沉淀法，在锌离子浓度为0.50mol?L-1、反应温度为45℃且反应时间为1h条件下制备出前驱体，再将其置于300℃的马弗炉中煅烧2h制备出纳米氧化锌粒子。
并用透射电子显微镜（TEM）、X—射线衍射仪（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）对它的结构和形貌进行表征，其粒径大部分处在20~80nm，并且通过对比JCPDS标准卡可得知前驱体为碱式碳酸锌[ZnO5（OH）6（CO3）2]。
从紫外屏蔽性、抗菌性、阻燃性、防腐性四个方面探讨了纳米氧化锌对涂料的影响。
关键词：纳米氧化锌；直接沉淀法；涂料1 绪论1.1 纳米氧化锌概述纳米氧化锌（ZnO）作为纳米材料，其粒子直径处于1-100 nm之间，它是自身具有独特性质的新型多功能产品，它在光学性、电学性、磁性、热学性、催化性等方面表现出很多独特的性质。
人们利用这些特性制造出了许多与人类生活息息相关的东西，如光学传感器、荧光物体、紫外屏蔽材料、变阻器、压敏电阻、压电材料、图像存储材料、电源开关、高效催化剂和塑料薄膜等。
纳米氧化锌是一种具有多功能的新型材料，由于晶粒是纳米级，它的表面电子结构和内部结构发生变化，产生了只有纳米粒子才具有的特性，也就是小尺寸效应、表面与界面效应、量子尺寸效应和宏观隧道效应。
除此之外它还具有比宏观物体更高的透明度和更高的分散性等特点。
目前为止我们发现它在光学、电学、磁学、催化、热力学等方面展现出许多优异的性能，从而使得它在陶瓷、橡胶、电子、纺织、生物、涂料等许多行业成为无可替代的材料，它拥有大尺寸氧化锌所无法拥有的功能。
纳米氧化锌具体可用于制作抗紫外光材料、抗菌添加剂、防火材料、光催化材料等等。
因为纳米氧化锌自从被发现以来广受各界好评，所以受到世界上很多科研人员的追捧，导致了世界性的研究热潮。
1.2 纳米氧化锌的制备方法制备纳米氧化锌的方法主要分为三大类：物理法、化学法和综合法。
纳米氧化锌的制备方法
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
2.
2.1
（1
2.2
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。
沉淀法制备纳米ZnO及光催化甲基橙脱色研究
光 催 化 技术 具有 效 率 高 、 能耗 低 、 操作 简 便 、 反 应条 件 温 和 、 用 范 围广 、 重 复 利 用及 可减 少 二 适 可 次污 染 等突 出特点 ， 治 理环 境 方 面备受 人 们 的青 在 睐【。近年来 ， 们一 直 致力 于寻 找光 活性 好 、 １ 人 光催
ＭＥ Ｇ Ｑｎ — ｉｇＭＡ Ｄ， Ｉ ｉｎ ｚａｇ Ｚ Ｏ ＧＪｎ ｂ Ｎ ｉｇ ｍ ｎ ， ｉＬ Ｊ —ｈ ｎ ， Ｈ Ｎ ｕ － ｏ ａ
（ ｎ ｔｕｅ ｏ ａａ ｓ ， ｃ ｏ ｌ ｆ ｈ ｍｉ ｒ ｎ ｈ ｒ ａ ｅ ｔ ｎ ｉｅｒｎ ， Ｉ ｓ ｔｔ ｆ ｔ ｙ ｉ Ｓ ｈ ｏ ｏ ｅ ｓ ｙａ ｄＰ ａｍ ｃ ｕｉ Ｅ ｇｎ ｅ ｇ ｉ Ｃ ｌ ｓ Ｃ ｔ ｃ ｉ
米 Ｚ Ｏ粉体 ， ｎ 采用 Ｘ Ｄ和 Ｓ Ｍ对其进行 了表征 。以甲基橙为脱色对象 ， Ｒ Ｅ 紫外 灯（ 最大吸收波长 ２ ４ ｍ） ５ ｎ 为光 源， 研究 了催化剂用量 、 甲基橙初始浓度 、Ｈ值及外加氧化剂 （ 对光催化性 能的影响 。 ｐ Ｈ０ ）
关键词 ： 纳米氧化锌 ； 制备 ； 光催化 ； 甲基橙
ｅ 激 子束 缚能 为 ６ｍｅ ［ 在 传感 器 、 电转换 、 Ｖ， ０ Ｖ ， 光 光 催 化 和光 电材料 【 ］ 域具 有广 阔的应用 前景 。目 等领 前， 制备 纳 米 Ｚ Ｏ 的方 法 主 要 有 固相 法 、 相 法 和 ｎ 液
气相 ’ 【。 法 液相 法 的制备 方法 多种 多样 ， １ 备受 人们重
１ 实验 部 分
１ 纳 米 Ｚ Ｏ 粉体 制 备 ． １ ｎ
将 Ｚ （ Ｏ ）・ＨＯ配制 成 一定 浓 度 的溶 液 ， ｎＮ ， ６ ： 室
温 下 以混 合 碱 （ＮＨ ） Ｏ 和 Ｎ ，Ｈ Ｏ） （ Ｃ Ｈ ・ 为沉 淀 剂 ，
实验沉淀法制备纳米氧化锌粉体
实验沉淀法制备纳米氧化锌粉体
本实验采用沉淀法制备纳米氧化锌粉体。
沉淀法是一种化学反应沉淀物形成的方法，
通过控制反应条件和物质浓度，可以制备出不同形状和尺寸的纳米材料。
此方法操作简便，且制备出的产物具有较高的纯度和稳定性。
实验步骤如下：
1.将0.5 mol/L的硝酸锌溶液和0.5 mol/L的氨水溶液分别放入两个棕色草酸烧杯中。
注意要保持溶液的相对浓度相同。
2.将氨水溶液滴加到硝酸锌溶液中，同时使用玻璃搅拌棒搅拌，直到反应液变为乳白
色悬浮液。
搅拌时间约为10分钟。
3.将制备好的纳米氧化锌悬浮液通过滤纸过滤，并使用蒸馏水洗涤几次，以去除余留
的氨水和硝酸离子。
4.将过滤后的纳米氧化锌沉淀用乙醇和热水脱水，然后干燥。
此时产生了均匀的纳米
氧化锌粉末。
5.为了控制氧化锌的粒径，可以改变氨水和硝酸锌的浓度，或者改变反应时间和温度
等反应条件。
实验注意事项：
1.实验过程中要避免吸入或接触硝酸锌、氨水等有害化学物质。
2.制备纳米氧化锌粉末时，要保持反应体系的纯度，避免杂质的干扰。
3.沉淀法制备纳米材料时，反应时间、温度和物质浓度等条件应根据具体情况进行控制，以使产物的形状和尺寸满足要求。
4.实验过程中要注意实验室安全，遵守安全操作规程，配备相应的防护措施。
综上所述，通过沉淀法制备纳米氧化锌粉体的实验步骤简单，产物纯度高，可以通过
调节反应条件控制纳米氧化锌的粒径。
这种方法可以应用于制备其他纳米材料，并具有广
泛的应用前景。
纳米氧化锌的制备实验报告
纳米ZnO2的制备实验报告班级：应091-4组号：第九组指导老师：翁永根老师成员：任晓洁 2邵凯 2孙希静 2【实验目的】1.了解纳米氧化锌的基本性质及主要应用2.通过本实验掌握纳米氧化锌的制备方法3.对于纳米氧化锌的常见产品掌握制备原理和方法，并学会制备简易产品。
4.通过本实验复习并掌握EDTA溶液的配制和标定，掌握配位滴定的原理，方法，基准物质的选择依据以及指示剂的选择和pH的控制。
5.掌握基础常用的缓冲溶液的配制方法和原理。
6.加深对实验技能的掌握及提高查阅文献资料的能力。
【实验原理】1. 超细氧化锌是一种近年来发展的新型高功能无机产品，晶体为六方结构，其颗粒大小约在1～100纳米。
纳米氧化锌由于颗粒小、比表面积大而具有许多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特殊的性质，呈现表面效应、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。
近年来发现它在催化、光学、磁学、力学等方面展现出许多特殊功能，使在陶瓷、化工、电子、光学、生物、医药等许多领域有重要的应用价值，具有普通氧化锌所无法比较的特殊性和用途。
纳米氧化锌在纺织领域可用于紫外光遮蔽材料、抗菌剂、荧光材料、光催化材料等。
纳米氧化锌一系列的优异性和十分诱人的应用前景。
2. 纳米氧化锌的制备方法主要有：水热法，均相沉淀法，溶胶一凝胶法，微乳液法，直接沉淀法3. 本工艺是将锌焙砂（主要成份是ZnO，主要伴生元素及杂质为铁，铜，铅，镍，铬，镍，此外，还含有其它微量杂质，因而用锌焙砂直接酸浸湿法生产活性氧化锌，必须利用合理的酸浸及除杂工艺，分离铅，脱铁、锰，除钙、镁等重金属）与硫酸反应，生产出粗制硫酸锌，加高锰酸钾、锌粉等，经过提纯得到精制硫酸锌溶液后，再经碳化母液沉淀，制得碱式碳酸锌，最后经烘干，煅烧制成活性氧化锌成品。
4. 氧化锌含量的测定采用配位滴定法测定，用NH3-NH4Cl缓冲溶液控制溶液pH≈10,以铬黑T为指示剂，用EDTA标准溶液进行滴定，其主要反应如下：在氨性溶液中：Zn2++4NH3⇋Zn(NH3)42+加入EBT（铬黑T）时：Zn(NH3)42++EBT（蓝色）⇋Zn-EBT（酒红色）+4NH3滴定开始-计量点前：Zn(NH3)42++EDTA⇋Zn-EDTA+4NH3计量点时：Zn-EBT（酒红色）+EDTA⇋Zn-EDTA+EBT（蓝色）5.活性ZnO的应用：因为活性ZnO具有抗菌，除臭以及除异味等多种作用，本实验制备系列产品，看是否具有除异味的功效，在活性氧化锌中掺杂一定量的银，对常见皮肤病有一定的治疗功效，制备治疗脚气的产品。
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。
试分析纳米氧化锌的制备及其光催化性能
试分析纳米氧化锌的制备及其光催化性能摘要：纳米氧化锌是一种面向21世纪的半导体材料，在陶瓷、化工医药、生物等领域得到了广泛的使用。
近年来，纳米氧化锌不断得到重视，对于纳米氧化锌的研究也逐渐增多，并且在试验中制备了不同结构的氧化锌材料，并研究了纳米氧化锌的性能。
纳米氧化锌的重要作用使得对于纳米氧化锌的研究具有了非常重要的现实意义。
本文将主要分析纳米氧化锌的特性、性质、应用和制备办法，以及它的光催化性能。
关键词：纳米氧化锌制备催化性能纳米氧化锌由于具有粒径小、比表面积大的特点，具有宏观物体所不具有的量子尺寸效应、表面效应以及体积效应等。
近年来，随着研究人员对纳米氧化锌的研究日益加深，发现纳米氧化锌在磁学、光学和力学等方面具有特殊的功能，其应用价值也不断得到重视和体现。
纳米氧化锌的制备成为当前科研工作的热门话题，也关系着纳米氧化锌能否用于治理环境污染。
因此，开展纳米氧化锌的制备以及催光性能的研究有十分重要的意义。
1 纳米材料的特性1.1 表面效应表面效应是指纳米材料性质上发生的变化，它是由表面原子和总原子数之比随着粒径的变化而引起的。
一般说来，当粒径减小时，表面原子的数量会快速增加，并且会随着粒径的减小，表面的原子会越多。
表面原子的悬空键增多，具有不饱和的性质，化学性能强，容易和其他原子相结合。
随着表面能的增加，表面原子数增多，表面原子和总原子数之比不断增大，“表面效应”便相继产生。
1.2 体积效应纳米粒子的尺寸和德布罗意波长相比，相似或者较小的时候，会破坏粒子周期性的边界条件，粒子的磁性、内压、热阻、熔点等发生了改变，这就是所谓的体积效应。
1.3 小尺寸效应超微细粒的尺寸和光波波长、德布罗意波长以及透射深度等相比，尺寸相似或者较小，边界条件就会被破坏，导致非晶态粒子的表面原子密度变小，造成声、光、电、热等性能发生改变，这就是所谓的小尺寸效应。
2 纳米氧化锌的制备方法纳米氧化锌的制作方法有多种，主要是分为物理法和化学法。
实验7沉淀法制备纳米氧化锌粉体
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。
纳米氧化锌的制备
纳米氧化锌的制备摘要：以氯化锌为原料，氢氧化钠为沉淀剂，采用均相沉淀法制备纳米ZnO关键词：纳米ZnO 均相沉淀法合成应用前景I引言纳米ZnO是一种高功能精细无机材料，其晶粒尺寸在1～100nm 之间的氧化锌微粒又称为超微细ZnO，由于粒子尺寸小、比表面大使其具有一般粒度的氧化锌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等，所以纳米氧化锌在紫外线屏蔽、抗菌除臭、橡胶工业、涂料工业、光催化材料、气敏、压电材料、吸波材料等方面有许多优异的物理性能和化学性能。
氧化锌的传统制备方法从原理上讲分为三类：即直接法间接法和湿化学法。
从方式上讲有物理法，气相法和化学法当前出售的超细纳米氧化锌产品都生产自气相法[1]和湿化学法[2]化学方法有激光诱导化学气相沉积法[3]、化学法溶胶-凝胶法[4]等等本实验是以ZnCl2 为原料，氢氧化钠为沉淀剂，合成纳米氧化锌[5]。
纳米氧化锌的性质1. 表面效应表面效应是指纳米粒子表面原子与总原子数之比随粒径的变小而急剧增大后所引起的性质上的变化，表面原子数迅速增加，另外，随着粒径的减少，纳米粒子的表面积、表面能及表面结合都迅速增大这主要是因为粒径越小，处于表面的原子数越多表面原子的晶场环境和结合能与内部原子不同表面原子周围缺少相邻的原子，具有不饱和性。
易与其它原子相结合而稳定下来，故具有很大的化学活性。
2．体积效应当纳米粒子的尺寸与传导电子的德布罗意波长相当或者更小时，周期性的边界条件被破坏，磁性、内压、光吸收、热阻、化学活性、催化剂及熔点等都较普通粒子发生了很大的变化，这就是纳米粒子的体积效应。
纳米氧化锌的应用纳米氧化锌最突出的应用领域为催化剂、饲料、橡胶、抗菌材料、化妆品、陶瓷、涂料等。
纳米氧化锌的抗菌作用使得化妆品具有收敛性与抗炎性，纳米氧化锌的粒径小，表面活性好，具有杀菌消毒的作用。
而且纳米氧化锌还是广泛使用的物理防晒剂，它们屏蔽紫外线的原理都是吸收与散射紫外线。
纳米ZnO的制备及其紫外吸收特性
（ 云南师范大学 化学化工学院 ， 云南 昆明 ６ ５ ０ ５ ０ ０ ） 摘 要： 以Ｚ ｎ （ ＮＯ。 ） ｚ・６ Ｈｚ Ｏ 为主要原 料 ， Ｎａ ｚ Ｃ Ｏｓ・ １ ０ Ｈｚ Ｏ为沉淀剂 ， 采用溶 液直接沉淀法 制
得Ｚ ｎ Ｏ前驱体 。在不同条件下灼烧前驱体 即可得到纳米 Ｚ ｎ Ｏ粉末 。用紫外 一可见分光光度计 、 ｘ射线 衍射仪及透射 电子显微镜分别对样 品 的紫外 吸收特性 、 晶型、 粒 子形貌 和尺 寸等进行 了表 征 。结果表 明： 所制得 的纳米 Ｚ ｎ Ｏ为六方晶系纤锌矿结构 ， 呈 球状或 椭球状 ， 在 近紫外光 区有一强 的吸 收， 其对应 的波长约为 ３ ７ ０ ｎ ｍ； 在 ４ ０ ０。 Ｃ下灼烧 ２ ｈ制得的纳米 Ｚ ｎ Ｏ 的紫外 吸收性能最佳 。
纳米zno的制备及其紫外吸收特性znno326h2ona2co310h2o在不同条件下灼烧前驱体即可得到纳米zno衍射仪及透射电子显微镜分别对样品的紫外吸收特性zno为六方晶系纤锌矿结构呈球状或椭球状在近紫外光区有一强的吸收370nm
云 南师 范大 学学 报 （ 自然科 学版 ） ２ ０ １ ３年 １ １ 月３ ３ 卷 ６期 （ Ｖｏ １ ． ３ ３ Ｎｏ ． ６ ）
将超 声 技术 与微乳 液技 术相 结合研 究 了表面改 进
由于紫外 线具 有频 率高 ， 能量 大 等特点 ， 过 量 的紫 外 线 照射会 对 人 体产 生 很 大 的危 害 ， 如 增 加 白内 障等 眼部疾 病 发 病率 ， 使 皮肤 老 化 甚 至 引 发 皮肤 癌Ｉ １ ］ 。研 究 表 明 ： 紫外 线 辐射 对 人 体 皮肤 的危 害
沉 淀 法 制 备 纳米 Ｚ ｎ Ｏ 颗 粒 具 有 操作 简单 的
沉淀法合成纳米氧化锌
实验一均匀沉淀法制备纳米ZnO粉体
一、实验目的
熟悉均匀沉淀法制备纳米ZnO粉体的方法。
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。
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。
以硝酸锌为原料，尿素为沉淀剂制备纳米ZnO的反应方程式如下：
尿素分解反应
沉淀反应
热处理
三、实验仪器和药品
1.仪器
磁力搅拌器、电子天平、电热鼓风干燥箱、马沸炉、离心机、烧杯、玻璃棒、量筒、坩埚、烧瓶、球形冷凝管，胶管等
2．药品
硝酸锌、尿素、蒸馏水
四、实验步骤
1、按硝酸锌浓度0.1mol/L、尿素浓度0.4mol/L配置250mL混合溶液。
其中硝酸锌称取19.9g，尿素12g溶于蒸馏水中，总体积调为250mL，装入圆底烧瓶中。
2、将上述圆底烧瓶放入95℃的恒温水浴中，装置回流管，搅拌保温5h；
3、将所得溶液冷却后，放入离心机中离心分离，用蒸馏水洗涤2-3次；
4、再将所得沉淀放入烘箱干燥24~48h，烘箱温度保持60℃左右；
5、最后，将干燥后的样品放入马沸炉中煅烧4h，温度为450℃。
6、用紫外分光光度计检测其光催化效果。
五、思考题
1、均相沉淀法的原理？
2、用尿素作为沉淀剂与硝酸锌制备氧化锌粉末的原理？。
超声振荡直接沉淀法制备纳米ZnO的工艺研究
制 备纳 米 Ｚ Ｏ 的方法 很 多 ，分 为气 相法 、液相 法 、 固相法 ，文献 报 道 中还有 用 电镀 化 ｎ
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 Ｚ Ｏ［ １ ｎ ５ ，其中又 以液相法报道 － ７ 见多。直接沉淀法制备 Ｚ Ｏ 由于其对设备要求低 、操作简单，因而受到广大科学工作者重 ｎ 视，但直接沉淀法制备 Ｚ Ｏ所得到的产品粒径较大，粒径分布范围广 。而在直接沉淀法制 ｎ 备 Ｚ Ｏ 时伴 以超声振荡，因超声 的空化作用【，能改善直接沉淀法局部浓度不均 ，提高反 ｎ ８ 】
１ 实验部分
１１ 主要 仪 器 和试 剂 ．
化学试剂 ； 硝酸锌 （ ｎ ３ ） 氨水 （ Ｈ Ｈ Ｏ） 油酸钠 （ ｌ ３ ） 聚 乙二醇 １０ Ｚ（ ） 、 Ｎ０ ２ Ｎ ｙ２ 、 Ｃ８ ７ 、 Ｈ Ｎａ ００ （ Ｈ Ｃ ２ Ｈ Ｏ Ｈ ）Ｃ ２ Ｈ） Ｃ Ｏ Ｈ （ ２ Ｃ ２ Ｈ Ｏ 、乙醇 （ ２ ５ Ｈ） Ｃ Ｃ Ｈ Ｏ 。以上试剂均为分析纯 。 仪器： Ｆ １１３ Ｄ ．０ １ 磁力搅拌机 ， 乐清县乐成 电器厂。 Ｊ１ Ｊ． 强力搅拌器， 江苏国华仪器厂 。
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
不同形貌纳米ZnO的合成及其光催化性能研究
离子 水 ， 加入 １Ｏ 再 ． ｇ的 Ｐ Ｇ ６ ０配制成 ０ ８ ｌＬ的 Ｅ ０ ． ｍｏ／ 溶液； 称取 ３ ． ｇ的 ＮＨ Ｏ １６ ＨＣ 。配 制 成 ２ ０ ｌＬ的 ． ｍｏ／
溶液 。然后 将 ＮＨ ＨＣ 溶 液缓 慢 滴 加 到 锌 盐 溶 液 Ｏ。
米氧化 锌 。详 细研 究 了反 应终 点 ｐ 值 及沉 淀前 驱 物 Ｈ 的后 处理方 式等对粉 体 的晶体 结构 、 貌 、 形 粒径 分布 和 团聚状 况的影 响 。通 过调 节反应 条件 可分 别获得 网络
中。根据沉 淀剂 加 人 量 的不 同 ， 应混 合 体 系 的 终点 反 ｐ 值 有 所 不 同 。 将 所 得 沉 淀 物 用 ｌ ｌＬ 的 Ｈ ｍｏ／ ＮＨ Ｏ 溶 液 （ Ｈ ７ ８ ） ＨＣ 。 ｐ ． ０ 和无 水 乙醇 分别洗 涤 ３ ， 次
状或颗 粒状 纳米氧化 锌 ； 光催化 降解 实验 结果表 明 ， 网
Байду номын сангаас
暗处静 置 ２ ｍｉ ， 节 悬 浮 体 系 到适 当 的 ｐ 值 ， ０ ｎ调 Ｈ 用 ５ ０ 高压汞 灯 （ ：３ ５ ｍ） ０Ｗ ６ ｎ 照射 （ 与 样 品 池 的距 灯 离为 ｌ ｃ ， 隔 １ ｍｉ 样 １ ， 节 ｐ 脱 附 Ｒ Ｂ ６ｍ） 每 ０ ｎ取 次 调 Ｈ ｈ
络状 纳米氧化 锌 的 光催 化 性 能优 于纳 米颗 粒 状 产 物 ， 而且该 网络状 和颗 粒状 纳米氧化 锌 的光 催 化 活性 均 明
显 优 于 商 品 光 催 化 剂 Ｐ ５ ２。
６ ℃烘干后 ４ ０ Ｏ ０。 烧 ２ ， Ｃ煅 ｈ 即得 到纳 米 粉体 。产 物编 号为 Ｚ Ｏ ｚ ｚ代 表反 应混 合 体 系 的终 点 ｐ 值 。如 ， ｎ —， Ｈ
以尿素为沉淀剂制备纳米氧化锌粉体
以尿素为沉淀剂制备纳米氧化锌粉体刘超峰胡行方祖庸摘要：本文以尿素、硝酸锌为原料，采用均匀沉淀法制备了纳米级ZnO. 以TG--DTA热分析、红外光谱及XRD、TEM、激光衍射粒度分析仪等测试手段, 对纳米级ZnO的粉体结构和形貌进行了研究. 结果表明，在450C下热处理得到的纳米ZnO粉体结晶性能良好，改变反应条件, 制备了平均粒径在1580nm，粒度分布窄，分散性好的纳米ZnO粉体. 文中亦对过饱和度对粉体粒径大小的影响以及均匀沉淀法形成纳米氧化锌的机理进行了探讨. 关键词：纳米氧化锌,均匀沉淀法,成核及其生长,过饱和度分类号：TF 123Nanometer-sized Zinc Oxide Prepared by Using Ureaas Precipitating AgentLIU Chao-FengHU Xing-FangZU Yong(Shanghai Institute of Ceramics, Chinese Academy of SciencesShanghai 200050China)(Dept. of Chemical engineering Northwest UniversityXi'an 710069China)Abstract Nanometer-sized ZnO particles were prepared by using a homogeneous precipitation method, urea and zinc nitrate as the starting materials. icrostructure and morphology of nanometer-sized ZnO were investigated by means of TG-DTA, IR absorption spectra, X-ray diffractometry, TEM and Laser particle size analyzer. The results indicated thatwell-crystallized nano-ZnO was obtained with annealing temperature at 450 C. Narrow-sized, finely dispersed nano-ZnO with a size of 1580nm was available by controlling reactant conditions. The effects of supersaturation on particle sizes and formation mechanism of nano-ZnO were also discussed.Key words nanometer-sized ZnO, homogeneous precipitation method, nucleation and growth, super saturation degree1 引言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. 氧化锌粉体广泛的被用来制造功能器件(传感器，变阻器等)、色素、电记录材料、医用材料以及光催化材料等许多方面. 粒子的超细化可以显著的改善氧化锌的应用性能，而且纳米氧化锌在磁、光、电敏感材料方面呈现常规材料所不具备的特殊性能，使得高品质氧化锌的应用前景广阔. 而合成高纯度的、粒径和形貌可控的纳米氧化锌粉体是制备高性能纳米材料的第一步［1］.制备纳米氧化锌的方法很多，归纳起来有溶胶-凝胶法［2］、溶液-悬浮液蒸发法［3］、溶液的气相分解法［4］、传统的陶瓷合成法［5,6］和湿化学合成［7,8］等. 以上制备纳米氧化锌的方法, 由于工艺路线复杂或有机原料的成本高或设备昂贵而使工业化生产受到限制. 均匀沉淀法既改进了直接沉淀法制备粉体中存在的反应物混合不均匀，反应速率不可控制等缺点，又克服了溶胶-凝胶法使用的金属醇盐成本高的缺点. 它还具有工艺简单、操作简便、对设备要求不高、产物纯度高、粒度和组成均匀等优点，从而使其颇具工业化潜力. 因而越来越受到关注. 本实验以尿素为均匀沉淀剂，硝酸锌为原料，采用相对简单的工艺, 首次制备了粒径可控、分散性良好的纳米氧化锌粉体，并系统地研究了制备条件对粒径大小、形貌的影响，探讨了纳米氧化锌粉体形成的机理.2 实验2.1 纳米氧化锌粉体的制备先将分析纯的尿素用二次去离子水溶解在烧杯中得到一澄清溶液，再补加适量的二次去离子水，达到所需体积. 实验中，尿素与硝酸锌的摩尔浓度比为2:1. 然后在95125C下加热溶液进行反应. 由于水溶液在100C以上沸腾，故100C以上的反应在密闭容器中进行. 溶液在加热的过程中会发生如下反应. 首先尿素在提高的温度下开始缓慢水解：(1)水解产物与硝酸锌反应生成碱式碳酸锌沉淀，(2)沉淀经过滤、洗涤, 在100～110C下真空干燥箱中干燥2h左右. 干燥后的沉淀置于马弗炉中，在450 C下煅烧3h得到氧化锌产品.(3)表1列出了纳米氧化锌粉体的制备条件.表1 纳米氧化锌粉体的制备条件Table 1 Conditions of preparing of nanometer-sized ZnONumber Urea/mol．L-1Reactanttemperature/CReactant time/h TEM micrographs Mean size/nmZ-1 1.0102 1.5a(calcined at450C) b9calcined at 550C)Z-2 1.095 6.0c80Z-30.03095 6.0d25Z-4 1.0120 1.5e35Z-5 1.0120 1.5f152.2 样品的性能表征以ULVAC TGD--5000型热重分析仪对反应生成的中间产物进行TG--DTA分析，以了解热处理过程中的各种变化；用红外光谱仪(7199--C傅立叶红外光谱仪)测定反应生成的中间产物热分解前后的变化，以得到热处理过程中基团结构变化的信息；以D/max--10型XRD进行物相结构分析；以JEM--2000CX型TEM观察晶粒尺寸和形貌；并采用激光衍射仪测定纳米氧化锌的粒度分布, 以便与透射电镜所得信息进行比较.3 结果和讨论3.1 样品的热分析及红外光谱分析图1给出了反应中碱式碳酸锌的差热和热重曲线. 从TGA曲线可以看出，在250C附近有一个强烈的放热峰，说明碱式碳酸锌在这一温度下分解，同时伴随着TG曲线在230～280C之间迅速下降，然后缓慢下降，至430C以后曲线趋于平缓，说明中间产物碱式碳酸锌基本完全分解为氧化锌. 图2给出了反应中生成的中间沉淀物分别在烘干后和在450C下锻烧3h所得产物的红外透过光谱. 从图中曲线a可以发现，未经煅烧沉淀物分别在波数为1381、830和740cm-1处出现吸收峰，这是由于CO22-的晶格振动引起的红外吸收. 对比在450C下煅烧后所得产物的红外透过光谱曲线b，原来在上述波数处出现的碱式碳酸锌的特征吸收峰全部消失，而只在波数为340cm-1处出现一个新的强烈的吸收峰，新的吸收峰的出现归因于可用经典分散理论解释的氧化锌的本征晶格吸收引起的［9］. 红外光谱分析进一步证明了在450 C下煅烧中间沉淀物分解完全.图1 中间沉淀物的TG－DTA曲线Fig. 1 TG－DTA curves of the intermediate product图2 中间沉淀物在煅烧前后的红外光谱Fig. 2 IR patterns of the intermediate product(a) Uncalcined; (b) Calcined at 450C3.2 产品的[WTHZ] X射线衍射分析图3给出了分别在Z－2、Z－3、Z－5条件下制备的氧化锌粉体的X射线衍射图. 从图中曲线可以看出，尽管是超细粉末，但它们的衍射峰仍相当尖锐，说明它的结晶性良好，其D值也与JCDPS卡片361451号一一对应，说明生成产物氧化锌具有六方晶系结构，在粉末衍射图上无其他杂质相存在.图3 中间沉淀物在450C下, 热处理3h后ZnO样品的XRD曲线Fig. 3 XRD patterns of the ZnO powder by calcining the intermediateproducts at 450 C for 3h(a) Z－2; (b) Z－3; (c) Z－53.3 氧化锌粉末的粒子形貌及粒度分析将表1中所列条件下制备的氧化锌粉体样品，置于去离子水中，以超声波分散后取样，在透射电镜下观察，其粒子形貌如图4所示. 可以看出，以均匀沉淀法制备的纳米氧化锌粉体, 晶粒尺寸在15～80nm，粒径大小均匀，分散性良好. 并且随着氧化锌粒径的增长，粒子形状也相应的由类球形、球形转变为规则的六方型，说明随着粒径的增长, 氧化锌粒子的晶格的完整性得到进一步改善. 实验中用激光衍射粒度仪对Z--5条件下制备的氧化锌粉体进行粒度分析，图5给出了其粒度分布曲线，这一数据与用透射电镜实际观察所得到信息是一致的.图4 与表1对应的在不同条件下制备的纳米氧化锌的透射电镜照片Fig. 4 TEM micrographs of ZnO particles prepared under the conditions described in table 1图5 Z－5条件下制备的纳米ZnO的粒度分布Fig. 5 ZnO particle size distribution under the condition Z－53.4 过饱和度对形成纳米氧化锌粒径的影响超细颗粒的生成过程是新相的形成及其生长过程，过程的推动力可用自由能差崐值来描述［11］. 对于从溶液中析晶形成超细颗粒的过程可用类似化学反应的方程式来表示：A(溶液)= A(晶体)(4)开始时溶液中活度为a,随着析晶的进行，A物质在溶液中的活度不断降低，最后达到平衡状态，此时溶液中A的活度为平衡活度a c，按照Van't Hoff方程.ΔG=-RTlnk+RTlnQ(5)式中k为平衡常数，平衡时产物与反应物的活度比；Q为开始析晶时产物与反应物的活度比.对于溶液析晶：(6)将(6)式代入(5)，则ΔG=RTln(a c/a)(7)若不考虑活度与浓度的差异，则上式可改写为：ΔG=RTln(c c/c)(8)根据热力学第二定律：ΔG T;P<0时，析晶为自发过程，即当c c/c>0或c-c c>0时，过饱和度越大，成核速率越快. 加快成核速率降低生长速率有利于生成粒径细小的晶粒. 实际上过饱和度的增加同时也有利于核的生长，图6描述了过饱和度对成核速率I、生长速率U以及析出晶粒半径r的影响. 随着过饱和度的增加，成核速率和生长速率均增加，但进一步提高过饱和度，成核速率增长占优，由此可见, 过饱和度的提高有益于在溶液中析出细小的晶粒. 对比在相同的反应物浓度配比，分别在95、120 C下反应制备的纳米氧化锌透射电镜照片(c)、(e)，氧化锌粒径由80nm下降至35nm左右. 这是因为在120 C下进行的反应, 溶液保持在密闭容器中，因而尿素水解生成的构晶组份CO2不能散失，提高了容器中CO2的分压，增加了CO2在溶液中的溶解度，亦即增加了成核所需的过饱和度，过饱和度的增加有利于在溶液中析出更为细小、均匀的沉淀. 在Z5条件下制备的纳米氧化锌，从TEM照片(f)可以看出, 其粒径尺寸更小, 这是由于在相应体积不变的情况下，增加尿素的浓度进一步提高了反应中成核所需过饱和度所致.图6 过饱和度对成核速率I, 生长速率U及晶粒尺寸r的影响［11］Fig. 6 Dependence of nucleation velocity I, growth velocity U andgrain size r on super saturation degree Δc(see ref. 11)3.5 均匀沉淀法形成纳米氧化锌的机理粒径小、粒度分布均匀是高品质超细颗粒必须具备的基本特征之一，为了达到上述目的，在制备粉体过程中，希望晶核的形成及核的生长过程得到很好的控制. 通常采用滴加沉淀剂直接与反应物反应得到沉淀的方法，很难防止沉淀剂局部浓度过高而造成溶液中局部过饱和度过大，会使溶液中同时进行均相崐成核和非均相成核，造成沉淀粒度分散不均匀. 以尿素为均匀沉淀剂制备纳米氧化锌的过程中，沉淀剂不是直接与硝酸锌反应，而是通过尿素水解生成的构晶离子OH-，CO2与硝酸锌反应. 反应(1)是慢反应，反应(2)是快反应，，尿素溶液在加热下缓慢水解是整个反应的控制步骤，因而不会造成溶液中反应物浓度的突然增大，构晶离子均匀的分布在溶液的各个部分，与反应物硝酸锌可达到分子水平的混合，因而能够确保在整个溶液中均匀的反应生成沉淀.4 结论1. 以尿素为均匀沉淀剂、硝酸锌为原料, 在不同的反应条件下制备了分散性良好、粒子平均尺寸在1580nm氧化锌粉体.2. 与一般沉淀法比较，均匀沉淀法克服了反应物在溶液中混合不均匀的缺点，保证了成核的均匀性，因而制备的粉体粒径小、粒度分布窄.3. 本实验原料易得，制备工艺简单，粉体纯度高，性能好，且易于工业化生产.作者单位：刘超峰胡行中国科学院上海硅酸盐研究所上海200050方祖庸西北大学化工系西安710069参考文献1 Gupta T K. J. Am. Ceram. Soc., 1990, 73: 1817--18402 Lauf R J, Bond W D. Ceram. Bull., 1984, 63: 278--2823 Sonder E, Quinky T C, Kinser L. Amer. Ceram. Soc. Bull., 1984, 63: 278--2864 Ivers-Tiffee E, Seitz K. Amer. Soc. Bull., 1987, 66: 1348--13885 Chen Y C, Shen C Y, Chen H Z, Jap. J. Appl. Phys., 1991, 30: 84--906 Lee N Y, Kim M S, Chung I J, J. Materials. Sci., 1991, 26: 1126--1130 and Jap. J. Appl. Phys., 1991, 30: 1017--10227 Haile S M, Johnson D W, Wiseman G H, J. Am. Ceram. Soc., 1989. 728 Dosch R G, Tuttle B A, Brooks R A. J. Mater. Res., 1986, 1: 90--939 PHILIPP H R, LEVINSON L M. J. Appl. Phys., 1976, 47: 1112--112210 Collings R J, Kleinman D A. J. Phys. Chem. Solids, 1959, 11: 190--19211 华东理工大学技术物理研究所编. 超细颗粒制备科学与技术. 上海: 华东理工大学出版社, 1996. 113-115摘自《无机材料学报》。
超声波直接沉淀法制备纳米氧化锌及改性研究
ｍｕ ｃ ｎ ｉ ｏ ｆｓ ｎ ｈ ｓｓ ｗ ｓ ｆ ｕ ｄ Ｍｅ ｎ ｈ ｌ ｔｅ ｐ ｅ ａ ｅ ｎ ａ ｏ —ｐ ｒｉａｓ ｗｅｅ ｍｏ ｉ ｅ ｔ ｌｉ ｃｄ Ｔ ｅ ｍ ｏ ｄ ｔ ｎ ｏ ｙ ｔ ｅ ｉ ａ ｏ ｎ ． ａ ｗ ｉ ｉ ｅ，ｈ ｒｐ ｒ ｄ Ｚ Ｏ ｎ ｎ ａｔ ｌ ｃ ｒ ｄ ｆ ｄ ｗｉ ｏｅｃ ａ ｉ ． ｈ ｉ ｈ
１ １ 试剂 与仪 器 ．
１２ 实验过 程 ．
１２ １ 纳米氧化 锌 的制备 ．．
配 制一 定浓 度 的硝 酸 锌 和 碳 酸钠 溶 液 ， 碳 酸 在
七水 硝酸锌 ， 析纯 ， 分 国药集 团化 学试 剂有 限公 司； 无水碳 酸钠 ， 析 纯 ， 海精 析 化 工 科技 有 限公 分 上 司； 无水 乙醇 ， 析 纯 ， 海试剂 一 厂 ； 分 上 溴化 十六烷 基 三 甲基 铵 （ Ｔ Ｂ ， 析纯 ， 海 缘 聚生 物 科技 有 限 Ｃ Ａ ）分 上 公 司 ； 酸 ， 学纯 ， 油 化 苏州 市吴 中化工 厂 。 Ｂ Ａ Ｓ Ｎ ０ 声 清 洗 仪 （０ｋ ，９Ｗ ） 马 Ｒ Ｎ Ｏ ２０超 ４ Ｈｚ１ ， 弗 炉 ， 里叶红 外光谱 仪 （ ｅｕ ７ 美 国尼力 高 公 傅 Ｎ ｘｓ ０， ６ 司 ）超高 分辨 率 扫 描 电子 显 微 镜 （ ， 日立 Ｓ一４００， ８０ 日立公 司 ） ｘ射 线 衍 射 仪 （ ８Ａ Ｖ Ｎ Ｅ， 国布 ， Ｄ Ｄ Ａ Ｃ 德 鲁克 ）热分 析仪 （ Ｇ ８ １／ Ｆ １０ ， 士梅 特勒 一 ， Ｔ Ａ ５ ｅＳ／ １０瑞
常温直接沉淀法制备ZnO纳米棒
维普资讯
叶红 勇等：常温直接沉淀 法制备 Ｚ Ｏ纳米棒 ｎ
３３ ｌ
２ 结 果 与讨 论
２ １ 氧化 锌纳米 棒 的 ＸＲ 分析 ． Ｄ
图１ 为在表面活性剂 Ｐ Ｇ４０的作用 下 ， Ｅ－ ０ 采用常温直接沉淀法制得的 Ｚ Ｏ纳米棒 的 Ｘ Ｄ图谱 ， ｎ Ｒ 该谱线的峰值与峰位均与 Ｊ Ｄ Ｓ卡片（６１５ ） ＣＰ ３ — １ 一一对应 ， 明产物为六方晶系的 Ｚ Ｏ， ４ 说 ｎ 并且纯度很 高． 各峰峰宽明显 ， 利用 Ｓｈｒ 公式 ， １０ ， ０ ２ 和（０ ） ｃｅ ｒ ｅ 由（０ ） （０ ） １ １ 三峰 的半峰宽 （ ＷＨ ） Ｆ Ｍ 可求得 Ｚ Ｏ的 ｎ 平均粒径为 ３ ｍ 各峰峰强度较高 ， ０ｎ ． 说明制得的 Ｚ Ｏ晶形 比较完整．另外 ， Ｘ Ｄ图谱 中的（０ ） ｎ 该 Ｒ ０２ 峰是 Ｚ Ｏ晶体（０ １ 面二次衍射的结果．在此与 Ｚ Ｏ的标准 Ｘ Ｄ谱 图作 比较 ， ｎ ００ ） ｎ Ｒ 发现（０ ） ０ ２ 峰的强度 明显 增 高．这 表 明 Ｚ Ｏ纳米 棒 的生 长方 向为 ［０ １ ． ｎ ００ ］
装纳 米氧 化锌 单 晶 ， 引起 人们 合成 一维 Ｚ Ｏ纳米 结 构 的兴 趣 ．目前制 备 高 质 量 Ｚ Ｏ纳 米 线／ 所 采 这 ｎ ｎ 棒 用 的条件 苛刻 、 作 复杂 的气 一 一 操 液 固法 （ Ｌ ） 或 化学 气 相 沉 积法 （ Ｖ 都不 利 于 Ｚ Ｏ纳 米 线／ Ｖ Ｓ Ｃ Ｄ） ｎ 棒
Ｘ Ｄ， Ｅ Ｓ Ｅ Ｒ ห้องสมุดไป่ตู้ Ｍ， Ａ Ｄ和 Ｈ Ｔ Ｍ等进行 了表征．结果表 明 ， 得 Ｚ Ｏ为一维 的纳米棒 ， 于六 方纤 维矿的单 晶 ＲＥ 所 ｎ 属 结构．Ｚ Ｏ纳米棒 的直径在 ２ ４ ｉ 间 ， ｎ ０～ ０ ｎ ｎ之 长度 在 ３０～８０ｎ ０ ０ ｉ ｎ范围．（ ０ １ 面为 Ｚ Ｏ纳米 棒的生 长方 ００ ） ｎ 向．讨论了 Ｚ Ｏ相的生成 和 Ｚ Ｏ纳米棒 的形成 机理以及 Ｐ Ｇ ４０在其 形成 过程 中的作用． ｎ ｎ Ｅ －０ 关键词 Ｚ Ｏ纳米棒 ；晶体 生长 ； ｎ 直接沉淀 ；常温
纳米ZnO的制备
化学化工学院材料化学专业实验报告实验名称：纳米ZnO的制备年级：2010级日期：2012—9—12姓名：余梅娜学号： 222010316210045 同组人：王志容一、预习部分1、纳米Zn O的性质和应用：纳米ZnO是一种新型的精细功能无机材料，由于其具有量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应，因而纳米ZnO产生了其体相材料所部具备的这些效应，展现了许多特殊性质。
在催化、滤光、光吸收、医药、磁介质、电等方面有着广阔的应用前景。
主要用于制造气体传感器、荧光体、紫外线遮蔽材料、变阻器、图像记录材料、压电材料、压敏电阻、高效催化剂、磁性材料和塑料薄膜等。
2、纳米Zn O的制备方法：制备纳米氧化锌的方法很多，一般可以分为物理法和化学法。
物理法是利用特殊的粉碎技术，将普通的粉体粉碎；化学法是在控制条件下，从原子或分子的成核，生成或凝聚成具有一定尺寸和形状的粒子。
常见的合成方法有固相法、液相法和气相法，其中，液相法和气相法又有多种制备方式。
固相法：室温固相合成纳米氧化物是近年来发展起来的一种新方法。
首先制备固相前驱物，进而前驱物经高温热分解或微波辐射热分解制备纳米氧化锌。
（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物氢氧化锌，在600℃保持2h，高温热分解得纳米氧化锌。
气相法：（1）化学气相氧化法:化学气相氧化法是Mitarai等以锌粉为原料，氧气为氧源，在550℃的高温下，以氧气为载体进行氧化反应。
该法制备的氧化锌粒度细（10～20nm），原料易得，分散性好。
但产品纯度低，其中含有未反应的原料。
（2）激光诱导化学气相沉淀法：利用反应气体分子对特定波长激光的吸收，引起气体分子激光光解，热解，光敏化和激光诱导化学合成反应，在一定条件下合成纳米粒子。
它以惰性气体为载体，以锌盐为原料，用cwco2激光器为热源加热反应原料，使之与氧气反应得到纳米氧化锌。
ZnO的实验报告
实验报告纳米氧化锌的制备一、实验目的：1、了解纳米ZnO的性质及应用。
2、掌握制备纳米ZnO的原理和方法，并比较不同方法的优缺点。
3、掌握检验纳米ZnO光催化性能的一般方法。
4、查阅资料，计算产品的利润。
二、纳米ZnO的性质：纳米级ZnO同时具有纳米材料和传统ZnO的双重特性。
与传统ZnO产品相比，其比表面积大、化学活性高，产品细度、化学纯度和粒子形状可以根据需要进行调整，并且具有光化学效应和较好的遮蔽紫外线性能，其紫外线遮蔽率高达98%。
同时，它还具有抗菌抑菌、祛味防酶等一系列独特性能。
纳米ZnO粒子为球形，粒径分布均匀，平均粒径20~30纳米，所有粒子的粒径均在50纳米以下。
纳米ZnO粉体的BET比表面积在35m2/g以上。
由于纳米ZnO具有比表面积大和比表面能大等特点，自身易团聚；另一方面，纳米ZnO表面极性较强，在有机介质中不易均匀分散，这就极大地限制了其纳米效应的发挥。
因此对纳米ZnO粉体进行分散和表面改性成为纳米材料在基体中应用前必要的处理手段。
三、实验原理：制备纳米ZnO的方法有很多。
按物质的原始状态分为固相法、液相法、气相法3类。
固相法包括沉淀法；气相法包括化学气相沉积法、气相反应合成法、化学气相氧化法、喷雾热分解法； 3液相法包括溶胶—凝胶法、微乳液法、水解加热法、水热法等。
本次试验采用沉淀法制备纳米ZnO。
本实验以锌焙砂（主要成分为氧化锌、锌并含有少量铁、铜、铅镍、镉等杂质，杂志均以氧化物形式存在）和硫酸为主要原料，制备七水硫酸锌，以碳酸氢铵为沉淀剂，采用碱式碳酸锌分解法制备活性氧化锌。
四、实验仪器与试剂：仪器：分析天平、托盘天平、温度计、蒸发皿、胶头滴管、马弗炉、烧杯、量筒、玻璃棒、恒温水浴锅、布氏漏斗、抽滤机、坩埚、研磨、200目筛子、石棉网、药匙、锥形瓶、洗瓶、滤纸、真空泵、PH试纸。
试剂：锌焙砂、去离子水、3mol/l硫酸溶液、碳酸氢铵、0.1mol/l高锰酸钾溶液、锌粉、氧化锌、二氧化钛粉、碳酸钙、滑石粉、凡士林、0.05mol/lAgNO溶液、水合肼。
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沉淀法制备纳米ZnO与表征实验---以氯化锌为原料系别：应用化学系班级：1004班姓名：刘凯强学号：2010080401指导教师：唐玉朋直接沉淀法制备纳米氧化锌实验作者：刘凯强摘要：以氯化锌为原料, 直接沉淀法制备ZnO纳米粒子; 研究了制备过程中Zn离子浓度、焙烧温度等条件对ZnO纳米晶体粒径的影响, 并对其机理进行了分析。
实验结果表明, 较小的反应浓度可以获得较小的晶体粒径; 在其它反应条件相同的情况下, 制备的纳米ZnO粒子, 其晶粒尺寸随着焙烧温度的增加, 晶粒逐渐增大, 为ZnO的应用开辟了更为广阔的前景。
关键词:纳米氧化锌，直接沉淀法, 制备，表征。
引言纳米氧化锌（粒子直径在1-100nm）是近年来已发现的一种高新技术材料，是一种新型的高功能精细无机材料,由于其具有量子尺寸效应,小尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应[1],因而纳米ZnO产生了其体相材料所不具备的这些效应、展现了许多特殊的性质，由于其粒子的尺寸小，比表面积大，使其在化学，光学，生物和电学等方面表现出许多独特优异的物理和化学性能。
与普通氧化锌相比，具有优良的光活性，电活性，烧结活性和催化活性，如无毒和非迁移性，荧光性，压电性，吸收和散射紫外线能力。
这一新的物质状态，赋予氧化锌这一古老产品在催化、滤光、光吸收、医药、磁介质、电等方面有着广阔的应用前景。
如制造气体传感器，荧光体。
紫外线屏蔽材料，变阻器，图像记录材料，压电材料，压敏电阻，磁性材料，高效催化剂和塑料薄膜等[2]。
利用氧化锌的电阻变化，可制成气体报警器，吸湿离子传导温度计;利用纳米氧化锌的紫外屏蔽能力，可制成紫外线过滤器，化妆品；以氧化锌为主体，配以Bi2O3，Pb6O11，BaO等粉末材料烧结成型，可得变阻器；利用氧化锌半导体光敏理论，纳米氧化锌可作高效光催化剂，用于降解废水中的有机污染物，净化环境等。
氧化锌的结构性能氧化锌（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3.2eV。
ZnO晶体结构在C (00001)面的投影 ZnO纤锌矿晶格图纳米氧化锌的制备方法制备纳米ZnO的方法,可分为气相法、液相法和高能球磨法。
在液相法中的沉淀合成工艺简单,成本低,便于实现工业化生产。
其中直接沉淀法是制备纳米ZnO的一种重要的方法,也是广泛采用的一种方法。
其原理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剂后从溶液中析出,将阴离子除去,沉淀经热分解制得纳米ZnO[3]。
本实验采用直接沉淀法,制备了ZnO纳米粒子,并用XRD衍射仪对产物进行了组分分析。
实验部分实验目的：（1）了解纳米氧化锌的基本性质及主要应用。
（2）通过实验掌握纳米氧化锌制备方法及表征方法。
实验试剂及仪器：氯化锌,分析纯 X-射线衍射仪循环水真空泵氢氧化纳,分析纯马弗炉抽滤瓶无水乙醇,分析纯分析天平布氏漏斗去离子水磁力搅拌器 X-射线衍射仪反应机理：以氯化锌为原料、氢氧化纳为沉淀剂制备纳米ZnO的反应方程式如下:沉淀反应：+Zn(OH)2+2NaClZnCl22NaOH=热处理：Zn(OH)2ZnO(s)H2O+工艺流程：产物晶体影响因素讨论：①反应物浓度对ZnO粒径的影响[4]利用XRD测试技术,根据谢乐公式D=0.89λ/(Bcosθ)[4](其中λ为Cu靶的波长,B为衍射峰半高宽, θ为衍射角) ,研究反应物浓度为ZnO晶体粒径的影响。
表1反应物浓度对纳米ZnO粒径的影响结果表明,其它条件相同的情况下,随着反应物浓度的增加,制备的ZnO的粒径逐渐增大。
从折线图1中我们可以清楚的看出,反应物浓度从0.1mol/ L增加到1.5mol/ L时,制备得到的ZnO的粒径从21.48nm增加到了27.51nm,但是在浓度0.5mol/ L～1.0mol/ L的范围内,浓度对制备的ZnO的粒径影响不大。
图1纳米ZnO晶体粒径随反应物图2 不同反应物浓度下制得的ZnO纳米晶粒浓度的变化曲线的XRD衍射图谱图2给出了不同反应物浓度下制备的ZnO纳米晶体的XRD衍射图谱,图中的d2、c2、b2、a2分别代表反应物氯化锌的4种不同的浓度,分别为0.1、0.5、1.0和1.5mol/ L。
从图谱中我们可以看出,4种不同浓度下制备的ZnO的XRD衍射图谱没有明显的差别,与纯相ZnO的XRD图谱比较,可知4种浓度下都制得了纯相的ZnO粒子。
②煅烧温度对ZnO粒径的影响以氯化锌为原料,在相同的摩尔浓度(1.0mol/L)下,制备出的产物,分别在200℃、300℃、400℃、500℃焙烧2h,得到纳米ZnO晶体微粒。
表2列出了不同温度下,纳米ZnO晶体的粒径。
表2 煅烧温度对纳米ZnO晶体粒径的影响图3则给出了在其它反应条件相同的情况下,ZnO粒径随焙烧温度变化的曲线,从图中我们可以明显看出,随着焙烧温度的增加,所制备的纳米ZnO晶体的粒径也逐渐增大。
图3ZnO晶体粒径随焙烧温度的图4不同温度焙烧制得的ZnO纳米晶粒的变化曲线XRD衍射图谱图4给出了不同温度焙烧制得的ZnO纳米晶粒的XRD衍射图谱,b2、b3、b4和b5分别为200℃、300℃、400℃和500℃下焙烧制得的ZnO纳米晶体的X射线衍射图谱。
从图中可以看出,随着焙烧温度的升高(从b2到b5) ,纳米粒子的X 射线衍射峰逐渐由宽变窄、由弱变强[5]。
故反应中氯化锌溶液浓度以1.0mol/L，煅烧温度以500℃适当。
制备过程：(1)前驱物的制备：取浓度为1.0mol/ L的锌盐溶液,在磁力搅拌的条件下迅速加入等摩尔的氢氧化钠溶液(1.0mol/ L) ,并强烈搅拌,生成物用布氏漏斗减压过滤,并用去离子水和无水乙醇进行洗涤,放入60℃的烘箱中进行干燥,得到前驱物。
(2)纳米ZnO的制备：将制得的前驱物放于马弗炉内以500℃条件下进行焙烧15min,得到了纳米ZnO粒子（白色粉末状固体）。
产物测试：用洗净烘干的研钵将氧化锌粉末研磨后压片，用XRD-射线衍射仪对制备的纳米ZnO进行表征。
实验结论：XRD图谱分析：从图中可以知道，在31.76,34.46,36.26，47.54,56.60,62.90,68.00等处都有较强的峰，且与氧化锌的标准图谱相对应，说明产品中含有氧化锌。
由图可知：0.342180πθ⨯β==0.006,2=36.32⨯ 0.890.890.15424cos 0.006cos18.16D nm θλ⨯===β⨯ 从计算结果来看，氧化锌的粒径比标准值要大，可能是有一部分团聚造成的，还有可能是杂质附着在氧化锌微粒表面，使测得的粒径值较大。
以上实验说明,较小的反应浓度可以获得较小的晶体粒径,但过小的反应浓度不利于工业化生产,因此,在具体生产时应同时考虑生产的效率。
在其它反应条件相同的情况下,制备的纳米ZnO 粒子,其晶粒尺寸随着焙烧温度的增加,晶粒逐渐长大。
参考文献[1]张立德,牟季美1纳米材料与纳米结构1北京:科学出版社,2001[2]祖庸,刘超锋等1现代化工,1997,7[3]祖庸,刘越锋等1化工新型材料,1997,8[4] 李栋梁，董峰亮，邹炳锁等 直接沉淀法制备纳米ZnO 11北京市城市建设工程研究院, 北京100029; 21中国科学院物理研究所, 北京100080[5]孙晓君,井立强等1ZnO 纳米粒子制备过程中XRD 的研究1哈尔滨工业大学报,2001,6:383～384Preparation of particles of nanometer zinc oxide by directprecipitation methodAuthor name : liukaiqiangAuthor address : yuncheng university Abstract：With zinc chloride as raw materials, direct precipitation preparation ZnO nanoparticles; The preparation process of Zn ion concentration, roasting temperature conditions on the influence of ZnO nanocrystal size, and its mechanism was analyzed. The experimental results show that the smaller reaction concentration can get smaller crystal grain size; In other reaction conditions of the same circumstances, the preparation of nanometer ZnO particles, the grain size with the increase of the calcination temperature, grain increase gradually, for the application of ZnO opened up broad prospects.Keywords：Nano zinc oxide,precipitation method,preparation,representation.。