一种纳米氧化锌的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及超细无机材料制备技术领域，具体设及一种纳米氧化锋的制备方法。
【背景技术】
[0002] 纳米级氧化锋粒径介于1-lOOnm之间，是一种新型高功能精细无机产品，其表现 出许多特殊的性质，如非迁移性、巧光性、压电性、吸收和散射紫外线能力等，具有光、电、 磁、敏感等方面的性能，可应用于制造气体传感器、巧光体、变阻器、紫外线遮蔽材料、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众多领域。
[0003] 传统的氧化锋生产采用回转害般烧碱式碳酸锋工艺。运种生产方法生产时间长、 成本高、能耗大、优质品率低、车间工作环境差，尤其是产品粒度较粗，活性不高，所W不能 采用现有的碱式碳酸锋直接进行般烧制备更细的、纳米级碱式碳酸锋。
[0004] 目前制备纳米氧化锋的方法，就制备工艺过程而言，有一步法和二步法。一步 法是通过某种反应手段直接合成纳米氧化锋，如水热法和激光加热法等；二步法是首先制 备出一种前驱物，然后通过热分解前驱物的方法得到纳米氧化锋，如沉淀-热分解法、溶 胶-凝胶法、乳液法等。碱式碳酸锋是常制备的前驱物。 阳0化]中国专利文献（CN1533985A)公开了一种纳米级氧化锋粉体的制备方法，该方法 是W锋盐溶液和碳酸盐溶液为原料，首先将分散剂加入锋盐溶液中，然后在高速揽拌下滴 加碳酸盐溶液进行前驱体水热合成反应，得到含碳酸锋的悬浮液，再将含碳酸锋的悬浮液 过滤，滤饼洗涂、干燥后进行般烧，再粉碎得到纳米氧化锋粉体。
[0006] 在上述方法中，需先制备碳酸锋前驱物，然后进行干燥和般烧。前驱物的热分解 条件及分散性影响着产品的性能W及整个工艺过程的投资与产品成本。原料与反应条件 的不同可W制得不同种类和性质的前驱物，前驱物的种类、性质、热分解环境与条件等因 素对最终产物纳米氧化锋的性质均会产生很大的影响。因此，前驱物的制备在二步法中具 有关乎制备纳米氧化锋成败的作用，但是前驱物的制备需要精确控制多种因素，如原料、浓 度、反应条件等，导致了制备工艺的步骤的复杂和控制的繁琐，提高了成本，并且不能进行 大规模的生产。
【发明内容】
[0007] 因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中纳米氧化锋二步法制备工艺 步骤复杂、控制繁琐，从而造成成本高，不能大规模生产的缺陷，并且不能进行大规模的生 产缺陷，从而提供一种工艺流程简单、易操作、低成本、可W进行大规模生产的一种纳米氧 化锋的制备方法。
[0008] 为此，本发明的技术方案为：
[0009] 一种纳米氧化锋的制备方法，包括步骤如下：将碱式碳酸锋加入氨溶液中配制锋 氨溶液，将锋氨溶液干燥结晶、赔烧，得到纳米氧化锋；所述氨溶液为20~30wt%的氨水溶 液、5~15wt%的碳酸氨锭水溶液或上述两者的混合液。
[0010] 上述纳米氧化锋的制备方法中，所述混合液中20~30wt%氨水溶液与5~ 15wt%的碳酸氨锭水溶液的质量比为1-99 :99-1。
[0011] 上述纳米氧化锋的制备方法中，优选的，所述氨溶液为25wt%的氨水溶液、lOwt% 的碳酸氨锭水溶液或上述两者的混合液。
[0012] 上述纳米氧化锋的制备方法中，所述锋氨溶液中锋浓度为0. 5~4mol/L。
[0013] 上述纳米氧化锋的制备方法中，优选的，所述锋氨溶液中锋浓度为2~3. 5mol/L。
[0014] 上述纳米氧化锋的制备方法中，碱式碳酸锋与氨溶液的质量体积比为 10-30邑/100血。
[0015] 上述纳米氧化锋的制备方法中，所述干燥的溫度为25~140°C。
[0016] 上述纳米氧化锋的制备方法中，优选的，所述干燥的溫度为40~80°C。
[0017] 上述纳米氧化锋的制备方法中，所述赔烧的溫度为200~400°C。
[0018] 上述纳米氧化锋的制备方法中，优选的，所述赔烧的溫度为220~240°C。本发明 技术方案，具有如下优点：
[0019] 1、本发明提供的纳米氧化锋的制备方法，W碱式碳酸锋为起始原料，通过将碱式 碳酸锋加入到特定溶液中，20~30wt%的氨水溶液、5~15wt%的碳酸氨锭水溶液或上述 两者的混合液，经结晶、赔烧后能够得到纳米级的氧化锋；不需要精确限制原料反应的条件 来制备特定条件的碱式碳酸锋前驱物，简化了制备工艺和操作过程；并且经过上述处理后 的碱式碳酸锋经赔烧后就可W得到纳米级的氧化锋，提高了效率，降低了成本，能够进行大 规模的生产。
[0020] 2.本发明提供的纳米氧化锋的制备方法，制备的纳米级氧化锋粒径较小，能够达 到个位数纳米级，平均粒径为60A，活性好。
【附图说明】
[0021] 图1为250°C下锋氨溶液赔烧结晶的X畑图。
[0022] 图2为250°C下碱式碳酸锋赔烧的X畑图。
【具体实施方式】
[0023] 下面将结合具体实例和附图对本发明做进一步说明。
[0024] 下述实施例中，如无特殊说明，所用试剂和设备均为市售。 阳〇2引 实施例1 阳0%] (1)将lOg碱式碳酸锋加入20wt%的氨水溶液中配制锋氨溶液，其中锋浓度为 0.5mol/L。
[0027] 似将锋氨溶液于25°C下干燥，得到白色晶体。
[0028] (3)将白色晶体于250°C下赔烧，得到纳米级氧化锋。
[0029] 如图1中所示，其中关于图1的分析结果如表1所示。
[0030] 表1为250°C下锋氨溶液赔烧结晶得到纳米级氧化锋的XRD图分析结果
[0031]
[0032] 利用峰强、峰面积和半峰宽经谢乐公式可W算出平均晶粒尺寸，从上述图1和表1 可W看出，纳米级氧化锋晶粒尺寸不大于64A。
[0033] 将碱式碳酸锋晶体于250°C下进行赔烧，赔烧产物的X衍射图，如图2所示，其中关 于图2的分析结果如表2所示。
[0034]
[0035] 利用峰强、峰面积和半峰宽经谢乐公式可W算出平均晶粒尺寸，从上述图2和表2 可W看出，纳米级氧化锋晶粒尺寸大于151A，W实施例1的方法制备的纳米级氧化锋比碱 式碳酸锋晶体少了 一个数量级。
[0036] 实施例2
[0037] (1)将lOg碱式碳酸锋加入15wt%的碳酸氨锭水溶液中配制锋氨溶液，其中锋浓 度为 2mol/L。
[00測 似将锋氨溶液于120°C下干燥，得到白色晶体。
[0039] (3)将白色晶体于220°C下赔烧，得到纳米级氧化锋。
[0040] 得到的纳米级氧化锋平均晶粒尺寸为55A。 阳〇W 实施例3
[0042] (1)将25g碱式碳酸锋加入25wt%的氨水溶液和lOwt%的碳酸氨锭水溶液按体积 比1:1混合的混合液中配制锋氨溶液，其中锋浓度为4mol/L。
[00创 似将锋氨溶液于l00°C下干燥，得到白色晶体。 W44]做将白色晶体于240°C下赔烧，得到纳米级氧化锋。
[0045] 得到的纳米级氧化锋平均晶粒尺寸为59A。
[0046] 实施例4 阳047] (1)将lOg碱式碳酸锋加入30wt%的氨水溶液中配制锋氨溶液，其中锋浓度为 Imol/L。 W48]似将锋氨溶液于80°C下干燥，得到白色晶体。 W例 做将白色晶体于230°C下赔烧，得到纳米级氧化锋。
[0050] 得到的纳米级氧化锋平均晶粒尺寸为60A、 阳0川 实施例5
[0052] (1)将15g碱式碳酸锋加入20wt%的氨水溶液中配制锋氨溶液，其中锋浓度为 Imol/L。 阳05引似将锋氨溶液于140°C下干燥，得到白色晶体。
[0054]做将白色晶体于220°C下赔烧，得到纳米级氧化锋。 阳化5] 得到的纳米级氧化锋平均晶粒尺寸为60A。
[0056]对比例1 阳057] (1)将lOg碱式碳酸锋加入lOwt%的氨水溶液中配制锋氨溶液，其中锋浓度为 0.3mol/L。
[00郎]似将锋氨溶液于25°C下干燥，得到白色晶体。
[0059] (3)将白色晶体于250°C下赔烧。得到白色粉末。
[0060] 得到的白色粉末为碱式碳酸锋和氧化锋混合物。 W61] 对比例2 阳062] (1)将lOg碱式碳酸锋加入40wt%的氨水溶液中配制锋氨溶液，其中锋浓度为 0.5mol/L。
[006引似将锋氨溶液于25°C下干燥，得到白色晶体。 W64] 0)将白色晶体于240°C下赔烧。得到的纳米级氧化锋。 W65] 得到的纳米级氧化锋平均晶粒尺寸为90A。
[0066] 对比例3
[0067] (1)将25g碱式碳酸锋加入20wt%的碳酸氨锭水溶液中配制锋氨溶液，其中锋浓 度为2mol/L。 W側似将锋氨溶液于140°C下干燥，得到白色晶体。 W例做将白色晶体于200°C下赔烧，得到白色粉末。 阳070] 得到的白色粉末为碱式碳酸锋和氧化锋混合物。
[0071] 显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对 于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可W做出其它不同形式的变化或 变动。运里无需也无法对所有的实施方式予W穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或 变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
【主权项】
1. 一种纳米氧化锌的制备方法，其特征在于，包括步骤如下：将碱式碳酸锌加入氨 溶液中配制锌氨溶液，将锌氨溶液干燥结晶、焙烧，得到纳米氧化锌；所述氨溶液为20~ 30wt%的氨水溶液、5~15wt%的碳酸氢铵水溶液或上述两者的混合液。2. 根据权利要求1所述的纳米氧化锌的制备方法，其特征在于，所述混合液中20~ 30wt%氨水溶液与5~15wt%的碳酸氢铵水溶液的质量比为1-99 :99-1。3. 根据权利要求1或2所述的纳米氧化锌的制备方法，其特征在于，所述氨溶液为 25wt%的氨水溶液、10wt%的碳酸氢铵水溶液或上述两者的混合液。4. 根据权利要求1-3任一项所述的纳米氧化锌的制备方法，其特征在于，所述锌氨溶 液中锌浓度为0. 5~4mol/L。5. 根据权利要求4所述的纳米氧化锌的制备方法，其特征在于，所述锌氨溶液中锌浓 度为 2 ~3. 5mol/L。6. 根据权利要求1-5任一项所述的纳米氧化锌的制备方法，其特征在于，碱式碳酸锌 与氨溶液的质量体积比为10_30g/ 100mL。7. 根据权利要求1-6任一项所述的纳米氧化锌的制备方法，其特征在于，所述干燥的 温度为25~140 °C。8. 根据权利要求7所述的纳米氧化锌的制备方法，其特征在于，所述干燥的温度为 40 ~80°C。9. 根据权利要求1-8任一项所述的纳米氧化锌的制备方法，其特征在于，所述焙烧的 温度为200~400 °C。10. 根据权利要求9所述的纳米氧化锌的制备方法，其特征在于，所述焙烧的温度为 220 ~240 °C。
【专利摘要】本发明公开了属于超细无机材料制备技术领域的一种纳米氧化锌的制备方法。所述制备方法，包括步骤如下：将碱式碳酸锌加入氨溶液中配制锌氨溶液，将锌氨溶液干燥结晶、焙烧，得到纳米氧化锌；所述氨溶液为20～30wt％的氨水溶液、5～15wt％的碳酸氢铵水溶液或上述两者的混合液。上述方法以碱式碳酸锌为起始原料，通过将碱式碳酸锌加入到特定溶液中，经结晶、焙烧后能够得到纳米级的氧化锌；不需要精确限制原料反应的条件来制备特定条件的碱式碳酸锌前驱物，简化了制备工艺和操作过程；并且经过上述处理后的碱式碳酸锌经焙烧后就可以得到纳米级的氧化锌，提高了效率，降低了成本，能够进行大规模的生产。
【IPC分类】B82Y30/00, C01G9/02
【公开号】CN105347386
【申请号】CN201510807727
【发明人】李新, 成峻青, 王春艳, 樊俐
【申请人】北京三聚环保新材料股份有限公司
【公开日】2016年2月24日
【申请日】2015年11月19日