专利名称：一种单分散氧化锌超薄纳米片的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种单分散氧化锌超薄纳米片的制备方法，属于无机纳米材料制备技术领域。
背景技术：
氧化锌(ZnO)是一种重要的II-VI族宽禁带半导体，具有很多优异的特性。与传统材料相比，纳米ZnO因量子尺寸效应、表面界面效应等，在磁、电、光、力学等方面展示出 诸多特殊性能，可被广泛地应用于光催化、太阳能电池、光电子器件、传感器等领域，具有广阔的应用前景。近年来，研究者们尝试采用不同的原料及不同的制备方法，以期合成形貌独特、分散性好、粒径均一的高质量ZnO纳米材料。由于有着更为显著的光学和催化特性，一维ZnO量子点和二维ZnO纳米片更是引起大家越来越多的研究与关注。目前，制备氧化锌的方法有很多种，如气相沉积法、溶胶-凝胶法、沉淀法、燃烧法、水(醇)热法、模板法、电化学法、溶剂热分解法等。到目前为止，研究者们已经用多种方法制备出了二维ZnO纳米片，如CaoXueli等人采用低温溶液法制备的ZnO纳米片，直径Ium,后的200nm (J. Phys. Chem. C，2008，112:5267-5270) ；Tang Hao等人合成的ZnO纳米片，粒径约lum，厚度约80nm (J.Phys. Chem. B, 2008, 112:4016-4021) ；Hong Jung-Il 等人以 GaN 薄膜为衬底制备了纳米片，厚度约 20nm (Nano. Lett. 2012, 12:576-581) ；ffang Li 等人制备的 ZnO 纳米带，长度约为 500nm，厚度约为 30nm (J. Phys. Chem. C 2010, 114:17358-17361) ；ffu Keyue等人采用低温电化学方法制备的ZnO纳米墙，高2-3mm,厚为50nm (Cryst. Growth Des.2012，12:2864-2871) ；Hu Yong等人利用水热法制备了 ZnO纳米片，长度200-300nm，宽度
50-100nm，厚度约 36nm (Inorg. Chem. 2007，46:11031-11035) ;Deng Zifeng 等人制备的ZnO 纳米片厚度 50-80nm(Anal. Chem. 2008, 80:5839-5846)；Xu Lifen 等人电沉积法制备的 ZnO 薄膜，ZnO 纳米片的厚度为 70-400nm(J. Phys. Chem. B 2005，109:13519-13522)。但是他们所制备的ZnO纳米片厚度均在20nm以上，这大大降低了其比表面积，从而影响了ZnO诸多优异特性。2011年，我们采用溶剂热分解方法，以醋酸铈为前驱物，通过引入矿化齐U，成功制备了正方形、长条形、圆形等多种形貌的CeO2超薄纳米片，厚度仅为2nm。受此启发，我们采用类似的溶剂热分解的方法，通过选择合适的锌盐前驱物和矿化剂，改变制备工艺参数，如温度、时间、溶剂比例和种类，开发出一种简单、新型的能制备单分散高质量ZnO超薄纳米片的方法，必将具有重要的科学意义和实用价值
发明内容
本发明的目的在于提供一种单分散氧化锌超薄纳米片的制备方法。它能简便、低成本地通过热分解醋酸锌制备获得粒径小、分散性好、稳定的氧化锌超薄纳米片。本发明的技术方案如下
一种单分散氧化锌超薄纳米片的制备方法，包括如下步骤
(1)将醋酸锌和矿化剂按质量比I:I 2的比例放入无水乙醇中，室温下磁力搅拌至完全溶解，得到澄清溶液；
(2)在步骤(I)溶液中，加入与醋酸锌的质量比分另Ij为20 35:1、15 25:1、35 50:1的油酸、油胺和I-十八烯，磁力搅拌混合，加热至70 80° C,除去无水乙醇；
(3)通入N2气体，继续加热步骤(2)的溶液至120°C，除去其中的水分； (4)在磁力搅拌和N2保护下，迅速加热步骤(3)溶液至270 290°C，并保温40 50分钟时间，反应结束后，将反应产物自然冷却至室温；
(5)向步骤(4)的反应产物中加入无水乙醇洗涤，离心分离得到滤饼，再次用无水乙醇洗涤滤饼，经离心处理后将滤饼均匀分散在正己烷中，制得片状氧化锌纳米材料。本发明所述的制备方法中，所述的矿化剂为硝酸钠、硝酸钾或硝酸锂中的一种；所述的单分散氧化锌纳米片厚度为I. lnm，形貌呈长条形或圆形。本发明无需复杂的制备工艺，在相对较低的反应温度下，无需后续高温热处理，SP可获得结晶度高、单分散的氧化锌超薄纳米片，而且通过改变反应条件能够较精确地控制纳米片的形貌和尺寸。本发明提供的方法工艺简单，反应周期短，形貌可调而均匀。所得产物在光催化、太阳能电池、光电子器件、传感器等领域拥有广阔的应用前景。
图I为本发明实施例I所得产物的TEM照片；
图2为本发明实施例2所得产物的TEM照片；
图3为本发明实施例2所得产物的XRD谱 图4为本发明实施例2所得产物的SAED照片。
具体实施例方式下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。实施例I :
称取醋酸锌(Zn (CH3COO) 3 X 2H20 ) 0. 11 g、硝酸钠(NaNO3 )0.17g置于三口瓶中，加入IOml无水乙醇，将三口瓶置于磁力搅拌器上，室温下搅拌至完全溶解呈无色透明澄清溶液。量取4ml油酸、3ml油胺和5ml 1_十八烯加入三口瓶，不断磁力搅拌，利用电热套加热至7(Γ80° C，除去无水乙醇。通入N2气体，加热溶液至120° C，除去水分。在磁力搅拌和N2保护下，迅速加热溶液至280° C，并保温45min时间，然后自然冷却至室温。向反应产物中加入无水乙醇，经离心得滤饼，再次用无水乙醇洗涤，离心，然后将滤饼均匀分散在正己烷中，得到长条形ZnO纳米片，长92nm,宽约56nm,厚度I. lnm。实施例2:
称取醋酸锌(Zn (CH3COO) 3 X 2H20 ) 0. 11 g、硝酸钠(NaNO3 )0.17g置于三口瓶中，加入IOml无水乙醇，将三口瓶置于磁力搅拌器上，室温下搅拌至完全溶解呈无色透明澄清溶液。量取3ml油酸、2ml油胺和7ml 1_十八烯加入三口瓶，不断磁力搅拌，利用电热套加热至7(Γ80° C，除去无水乙醇。通入N2气体，加热溶液至120° C，除去水分。在磁力搅拌和N2 保护下，迅速加热溶液至280° C，并保温45min时间，然后自然冷却至室温。向反应产物中加入无水乙醇，经离心得滤饼，再次用无水乙醇洗涤，离心，然后将滤饼均匀分散在正己烷中，得到近圆形ZnO纳米片，直径约12nm,厚度I. lnm。
权利要求
1.一种单分散氧化锌超薄纳米片的制备方法，其特征在于包括以下步骤 (I)将醋酸锌和矿化剂按质量比I: I 2的比例放入无水乙醇中，室温下磁力搅拌至完全溶解，得到澄清溶液； (2 )在步骤(I)溶液中，加入与醋酸锌的质量比分另Ij为20 35:1、15 25:1、35 50:1的油酸、油胺和I-十八烯，磁力搅拌混合，加热至70 80° C,除去无水乙醇； (3)通入N2气体，继续加热步骤(2)的溶液至120°C，除去其中的水分； (4)在磁力搅拌和N2保护下，迅速加热步骤(3)溶液至270 290°C，并保温40 50分钟时间，反应结束后，将反应产物自然冷却至室温； (5)向步骤(4)的反应产物中加入无水乙醇洗涤，离心分离得到滤饼，再次用无水乙醇洗涤滤饼，经离心处理后将滤饼均匀分散在正己烷中，制得片状氧化锌纳米材料。
2.根据权利要求I所述的一种单分散氧化锌超薄纳米片的制备方法，其特征在于，所述的矿化剂为硝酸钠、硝酸钾或硝酸锂中的一种。
3.根据权利要求I所述的一种单分散氧化锌超薄纳米片的制备方法，其特征在于，所述的单分散氧化锌纳米片厚度为I. lnm，形貌呈长条形或圆形。
全文摘要
本发明涉及一种单分散氧化锌超薄纳米片的制备方法，属于无机纳米材料制备技术领域。本发明以醋酸锌为前驱体，油酸作为表面活性剂，油胺和1-十八烯等高沸点有机试剂作溶剂，添加矿化剂，N2保护，在270-290°C下磁力搅拌加热30~60min，制备了长条形、圆形等多种形貌的氧化锌超薄纳米片，厚度1.1nm。该方法工艺简单，反应周期短，形貌可调而均匀，无需高温热处理。所制得的ZnO纳米片具有较大的比表面积，在光催化、太阳能电池、光电子器件、传感器等领域拥有广阔的应用前景。
文档编号B82Y40/00GK102936033SQ20121051085
公开日2013年2月20日 申请日期2012年12月4日 优先权日2012年12月4日
发明者王殿元 申请人:九江学院