本发明属于纳米氧化锌的加工制备领域，具体涉及一种高品质纳米氧化锌的制备工艺。
背景技术：
：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。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，使其在陶瓷、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、涂料等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。由于纳米氧化锌一系列的优异性和十分诱人的应用前景，因此研发纳米氧化锌已成为许多科技人员关注的焦点。目前，制备氧化锌纳米材料的方法有很多种，如气相沉积法、溶胶-凝胶法、沉淀法、燃烧法、水（溶剂）热法、模板法等。目前多数方法得到的纳米氧化锌颗粒直径比较粗，比表面积较小，尺寸大小不均一，分散性也不够好，从而影响了纳米氧化锌纳米的应用性能。换而言之，而稳定纳米氧化锌的颗粒大小，尽量缩小纳米氧化锌的颗粒大小是提升其使用性能的有效途径，对此人们不断的对制备工艺进行改进。申请号为：201610531155.7公开了一种高活性纳米氧化锌制备方法，其利用甲基丙烯酸羟丙酯、羟基甲基膦酸二乙酯、二乙烯三胺五亚甲基膦酸钠限制氧化锌成核尺寸和生长方向，利用二甲胺基磺酰氯作为稳定剂等，最终制得的纳米氧化锌的粒径为10~18nm，粒径参数和使用性能已有很不错的提升，但可以看出其仍不能有效的大量制备出10nm以下的纳米颗粒，同样限制了其在更高品质领域中的应用，且其中使用的二甲胺基磺酰氯成分毒性较大（危险标志为t+），对操作员的健康存在很大的安全隐患，同时其添加利用的化学成分较多，所产生的废液更不易净化，处理成本较高。因此，为了增强市场竞争力，此工艺仍需进一步的改进处理。技术实现要素：本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种高品质纳米氧化锌的制备工艺。本发明是通过以下技术方案实现的：一种高品质纳米氧化锌的制备工艺，包括如下步骤：（1）按重量份称取1~1.5份硫酸锌和150~170份去离子水，将其共同混合放入搅拌罐内，高速搅拌至完全溶液后得混合液a备用；（2）向步骤（1）制得的混合液a中加入0.5~1份碳酸钾，继续搅拌反应1~1.5h后离心，得白色沉淀物zn5（co3）2（oh）6备用；（3）将步骤（2）所得的白色沉淀物放入反应釜内，然后向反应釜内加入6~9份稀土稳定剂、6~8份硅烷偶联剂、4~7份丙烯酸甲酯，以600~700转/分的转速搅拌均匀后得混合液b备用；（4）对步骤（3）的反应釜进行抽真空处理，然后加热保持反应釜内的温度为140~150℃，保温处理40~50min；（5）将步骤（4）处理后的反应釜移放入超声波辐照箱内，此时将反应釜内的温度升至340~350℃，压力升至0.6~0.7mpa，期间同时对反应釜内的溶液进行超声波辐照处理，共同处理30~40min后，将反应釜取出冷却至常温，得混合液c备用；（6）向步骤（5）所得的混合液c中加入90~100份无水乙醇，搅拌均匀后进行离心处理，得离心沉淀物，最后进行干燥处理后即得成品纳米氧化锌。制备时所添加使用的原料成分少，进行一次冲洗离心处理即可。进一步的，步骤（1）至步骤（6）中所述的份数均为重量份。进一步的，步骤（4）中所述的反应釜抽真空处理后其内真空度为-0.085~-0.095mpa。进一步的，步骤（5）中所述的超声波辐照箱内为氮气保护环境。进一步的，步骤（5）中所述的超声波辐照箱内设置有三个超声波发射源，均设置在反应釜放置位置的外圆周上，超声波发射源两两间的夹角为120°，所述超声波发射源位置固定，反应釜在外力的带动下以8~10转/分的转速不断自转，所述超声波辐照处理时超声波的频率为66~70khz。进一步的，步骤（6）中所述的干燥处理时的温度控制为70~75℃。在纳米氧化锌的制备过程中，为了保证成品成品氧化锌的颗粒大小，需要在制备过程中对晶核的生长进行控制，利用多种化学添加剂进行晶核表面吸附控制易产生晶体分散不均匀、废液产生量大的问题，本发明在制备过程中添加了稀土稳定剂，其较二甲胺基磺酰氯的毒性显著下降，提升了制备方法的安全性，同时稀土元素的离子键又能与纳米氧化锌表面基团络合，能提升成品纳米氧化锌的表面特性，改善了粒径更小带来的更易团聚的问题，添加的丙烯酸甲酯能有效的在氧化锌表面上吸附，进一步提升了成品纳米氧化锌在诸如橡胶、塑料等材质中的填充使用效果，在具体的反应过程中，对反应釜内进行了增压处理和超声波处理，其中增压能提升反应的速度，同时从外力因素上限定了晶核的生长，施加的超声波处理提升了晶核分散的均匀性，降低了相互间的生长影响，同时又提升了有效成分在晶核上的沉积结合难度，抑制了其生长，在处理时超声波辐照箱内用于反应釜放置的平台可带动反应釜转动，不断的转动可提升超声波辐照处理的均匀性，提升了对晶核各个方向的生长抑制效果，在高压和超声波的共同作用下，纳米氧化锌的颗粒得到有效控制，均匀性很好提升。本发明相比现有技术具有以下优点：本发明对纳米氧化锌的制备工艺进行了特殊的改进处理，有效降低了氧化锌颗粒的粒径大小，其粒径不大于10nm，同时又改善了其表面活性，提升了填充使用性能，综合品质好，此外，本方法安全性高，对环境危害程度小，市场竞争力强。具体实施方式实施例1一种高品质纳米氧化锌的制备工艺，包括如下步骤：（1）按重量份称取1份硫酸锌和150份去离子水，将其共同混合放入搅拌罐内，高速搅拌至完全溶液后得混合液a备用；（2）向步骤（1）制得的混合液a中加入0.5份碳酸钾，继续搅拌反应1h后离心，得白色沉淀物zn5（co3）2（oh）6备用；（3）将步骤（2）所得的白色沉淀物放入反应釜内，然后向反应釜内加入6份稀土稳定剂、6份硅烷偶联剂、4份丙烯酸甲酯，以600转/分的转速搅拌均匀后得混合液b备用；（4）对步骤（3）的反应釜进行抽真空处理，然后加热保持反应釜内的温度为140℃，保温处理40min；（5）将步骤（4）处理后的反应釜移放入超声波辐照箱内，此时将反应釜内的温度升至340℃，压力升至0.6mpa，期间同时对反应釜内的溶液进行超声波辐照处理，共同处理30min后，将反应釜取出冷却至常温，得混合液c备用；（6）向步骤（5）所得的混合液c中加入90份无水乙醇，搅拌均匀后进行离心处理，得离心沉淀物，最后进行干燥处理后即得成品纳米氧化锌。进一步的，步骤（1）至步骤（6）中所述的份数均为重量份。进一步的，步骤（4）中所述的反应釜抽真空处理后其内真空度为-0.085mpa。进一步的，步骤（5）中所述的超声波辐照箱内为氮气保护环境。进一步的，步骤（5）中所述的超声波辐照箱内设置有三个超声波发射源，均设置在反应釜放置位置的外圆周上，超声波发射源两两间的夹角为120°，所述超声波发射源位置固定，反应釜在外力的带动下以8转/分的转速不断自转，所述超声波辐照处理时超声波的频率为66khz。进一步的，步骤（6）中所述的干燥处理时的温度控制为70℃。实施例2一种高品质纳米氧化锌的制备工艺，包括如下步骤：（1）按重量份称取1.2份硫酸锌和160份去离子水，将其共同混合放入搅拌罐内，高速搅拌至完全溶液后得混合液a备用；（2）向步骤（1）制得的混合液a中加入0.8份碳酸钾，继续搅拌反应1.3h后离心，得白色沉淀物zn5（co3）2（oh）6备用；（3）将步骤（2）所得的白色沉淀物放入反应釜内，然后向反应釜内加入8份稀土稳定剂、7份硅烷偶联剂、6份丙烯酸甲酯，以650转/分的转速搅拌均匀后得混合液b备用；（4）对步骤（3）的反应釜进行抽真空处理，然后加热保持反应釜内的温度为145℃，保温处理45min；（5）将步骤（4）处理后的反应釜移放入超声波辐照箱内，此时将反应釜内的温度升至345℃，压力升至0.65mpa，期间同时对反应釜内的溶液进行超声波辐照处理，共同处理35min后，将反应釜取出冷却至常温，得混合液c备用；（6）向步骤（5）所得的混合液c中加入95份无水乙醇，搅拌均匀后进行离心处理，得离心沉淀物，最后进行干燥处理后即得成品纳米氧化锌。进一步的，步骤（1）至步骤（6）中所述的份数均为重量份。进一步的，步骤（4）中所述的反应釜抽真空处理后其内真空度为-0.090mpa。进一步的，步骤（5）中所述的超声波辐照箱内为氮气保护环境。进一步的，步骤（5）中所述的超声波辐照箱内设置有三个超声波发射源，均设置在反应釜放置位置的外圆周上，超声波发射源两两间的夹角为120°，所述超声波发射源位置固定，反应釜在外力的带动下以9转/分的转速不断自转，所述超声波辐照处理时超声波的频率为68khz。进一步的，步骤（6）中所述的干燥处理时的温度控制为73℃。实施例3一种高品质纳米氧化锌的制备工艺，包括如下步骤：（1）按重量份称取1.5份硫酸锌和170份去离子水，将其共同混合放入搅拌罐内，高速搅拌至完全溶液后得混合液a备用；（2）向步骤（1）制得的混合液a中加入1份碳酸钾，继续搅拌反应1.5h后离心，得白色沉淀物zn5（co3）2（oh）6备用；（3）将步骤（2）所得的白色沉淀物放入反应釜内，然后向反应釜内加入9份稀土稳定剂、8份硅烷偶联剂、7份丙烯酸甲酯，以700转/分的转速搅拌均匀后得混合液b备用；（4）对步骤（3）的反应釜进行抽真空处理，然后加热保持反应釜内的温度为150℃，保温处理50min；（5）将步骤（4）处理后的反应釜移放入超声波辐照箱内，此时将反应釜内的温度升至350℃，压力升至0.7mpa，期间同时对反应釜内的溶液进行超声波辐照处理，共同处理40min后，将反应釜取出冷却至常温，得混合液c备用；（6）向步骤（5）所得的混合液c中加入100份无水乙醇，搅拌均匀后进行离心处理，得离心沉淀物，最后进行干燥处理后即得成品纳米氧化锌。进一步的，步骤（1）至步骤（6）中所述的份数均为重量份。进一步的，步骤（4）中所述的反应釜抽真空处理后其内真空度为-0.095mpa。进一步的，步骤（5）中所述的超声波辐照箱内为氮气保护环境。进一步的，步骤（5）中所述的超声波辐照箱内设置有三个超声波发射源，均设置在反应釜放置位置的外圆周上，超声波发射源两两间的夹角为120°，所述超声波发射源位置固定，反应釜在外力的带动下以10转/分的转速不断自转，所述超声波辐照处理时超声波的频率为70khz。进一步的，步骤（6）中所述的干燥处理时的温度控制为75℃。对比实施例1本对比实施例1与实施例2相比，在步骤（5）处理中省去对反应釜的增压处理，除此外的方法步骤均相同。对比实施例2本对比实施例2与实施例2相比，在步骤（5）处理中保持反应釜固定不动，除此外的方法步骤均相同。对比实施例3本对比实施例3与实施例2相比，在步骤（5）处理中省去超声波辐照处理，除此外的方法步骤均相同。对照组现有常规的纳米氧化锌制备方法（申请号为：201610531155.7的制备方法）。为了对比本发明效果，对上述实施例2、对比实施例1、对比实施例2、对比实施例3、对照组所述方法对应制得的纳米氧化锌进行品质检测，具体对比数据如下表1所示：表1平均粒径（nm）比表面积（m2/g）实施例26102对比实施例11875对比实施例21383对比实施例32262对照组1486由上表1可以看出，本发明处理方法能有效的提升纳米氧化锌的比表面积，可进一步降低颗粒粒径大小，便于其在更高使用要求的工艺领域中的应用。当前第1页12