一种微波萃取合成纺锤花状结构ZnO纳米材料的方法
【专利摘要】本发明的提供了一种微波萃取合成纺锤花状结构ZnO纳米材料的方法，其特征在于：该方法以摩尔配比为Zn(NO3)2·6H2O：Zn(CH3COO)2·2H2O＝1:1的复合锌盐作为初始原料，溶解后制得前躯体溶液；将前躯体溶液放入微波消解·萃取·合成工作站的微波反应室中制得纺锤花状结构的ZnO纳米材料。本发明的方法采用复合锌盐作为初始原料，才使得微波萃取合成的制备工艺能够应用到纺锤花状结构ZnO纳米材料的制备中来，才能合成出所需要的目标产物。本发明的方法采用微波萃取合成的制备工艺，反应在液相环境中一次完成，反应时间短，周期快，安全性好，不需要复杂的后期处理。
【专利说明】
一种微波萃取合成纺锤花状结构ZnO纳米材料的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于材料制备领域，涉及自锚式悬索桥，具体涉及ZnO纳米材料，具体涉及一种微波萃取合成纺锤花状结构ZnO纳米材料的方法。
【背景技术】
[0002]氧化锌(ZnO)是一种新型的I1-VI族直接禁带半导体材料，具有较大的禁带宽度(3.37eV)和激子束缚能(60meV)，因其禁带宽度对应紫外光的波长，并具有击穿电压高、维持电场能力强、电子噪声小、可承受功率高等优点，因此氧化锌在蓝光激光器、发光二极管、显示器件以及太阳能电池等方面有着广泛的应用前景。作为一种非常有前景的半导体材料，氧化锌引起了全世界范围的研宄兴趣。由于纳米材料的性能、应用与他们的形貌结构密切相关，氧化锌纳米材料的形貌控制一直是该材料研宄领域的热点。迄今为止，在一定的反应条件下，已成功制备出ZnO纳米棒、纳米线、纳米球、纳米片、四针状纳米ZnO、树枝状纳米ZnO、50花状纳米ZnO等许多具有特殊形貌的晶体。
[0003]近年来，制备纳米氧化锌的方法主要有分子束外延、金属有机化学气相沉积、激光沉积法、溅射法、热蒸发法、溶胶-凝胶法、水热/溶剂热法等方法。这些方法可主要归结为气相合成法和液相合成法，其中气相合成法的成本较高、可控性较差且需要精密的实验条件，不适合大规模生产；液相法中，虽然水热法成本低廉、操作简单、环保，但也存在制备周期长、安全性差的缺点。为了实现工业化大规模生产的目标，有必要开发生产成本低、操作简单、安全性好、制备周期短的纳米氧化锌的制备工艺。
[0004]近年来，关于ZnO纳米材料的制备及应用已经得到了广泛的研宄。现有技术中已经采用了微波辅助水热法制备出了花状的ZnO纳米材料。该方法是将混合溶液在型号为GALANZ WD800 (B123)的微波炉中用800W的功率辐射8min，再超声30min，之后自然冷却，过滤，烘干在130°C下5h.这种方法不能采用密闭的反应环境，因此容易造成样品的污染，以及造成环境的危害，且在微波炉中并没有控制反应温度，说明此种方法不容易控制反应温度。在微波辅助水热后需进行超声使样品分散看来，说明该实验方法制备的样品容易团聚在一起形成大块状。
【发明内容】
[0005]针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于，提供一种不需要后期处理、操作简单、安全性好、制备周期短的纺锤花状结构ZnO纳米材料的微波萃取合成的制备方法。
[0006]为了实现上述技术任务，本发明采用如下技术方案予以实现:
[0007]一种微波萃取合成纺锤花状结构ZnO纳米材料的方法，该方法以硝酸锌和醋酸锌的复合锌盐作为初始原料，溶解后制得前躯体溶液；将前躯体溶液放入密封的微波反应室中微波加热制得纺锤花状结构的ZnO纳米材料。
[0008]其中，所述的前躯体溶液中的复合锌盐的摩尔配比为:硝酸锌:醋酸锌=(I?2):1。
[0009]具体地，该方法按照以下步骤进行:
[0010]步骤一，按照摩尔配比为硝酸锌:醋酸锌=(I?2):1配置复合锌盐，溶于去离子水中，在室温下持续搅拌均匀配制成复合锌盐溶液；
[0011]步骤二，将C6H12N4溶于去离子水支撑溶液，在搅拌的过程中将C 6H12N4溶液缓慢滴入复合锌盐溶液中；
[0012]步骤三，调节溶液的pH = 10?12，得到均匀稳定的前躯体溶液；
[0013]步骤四，制备的前躯体溶液转移至微波反应室中，然后将微波反应室密封，使温度控制在100°C?160°C，保温15min?30min后冷却至室温；
[0014]步骤五，将反应所得产物用去离子水和无水乙醇反复洗涤并过滤，直至滤液pH =7，烘干过滤后的产物，得到纺锤花状结构的ZnO纳米材料。
[0015]为了制备目标产物，上述方法合适的条件如下
[0016]所述的前躯体溶液中Zn2+浓度为0.01mol/L?0.05mol/Lo
[0017]所述的前躯体溶液中的摩尔比为C6H12N4:Zn2+= (O?1.0):1。
[0018]所述的前躯体溶液在密封的微波反应室中的填充率为50%，该填充率下加热后的压力才能制备出本申请的目标化合物，在微波消解.萃取.合成工作站中实现上述密封加热加压。
[0019]步骤三中用氨水调节溶液的pH = 10?12，得到均匀稳定的前躯体溶液。
[0020]一个优选的例子，上述方法按照以下步骤进行:
[0021]步骤一，按照摩尔配比为硝酸锌:醋酸锌=4:3配置复合锌盐，溶于去离子水中，在室温下持续搅拌均匀配制成复合锌盐溶液；
[0022]步骤二，将C6H12N4溶于去离子水支撑溶液，在搅拌的过程中将C 6H12N4溶液缓慢滴入复合锌盐溶液中，使得前躯体溶液中的摩尔比为C6H12N4:Zn2+= 0.5:1 ；
[0023]步骤三，用氨水调节溶液的pH = 12，得到均匀稳定的前躯体溶液；
[0024]步骤四，制备的前躯体溶液转移至微波反应室中，然后将微波反应室密封，放入微波消解.萃取.合成工作站中，使温度控制在100°c，保温30min后冷却至室温；
[0025]步骤五，将反应所得产物用去离子水和无水乙醇反复洗涤并过滤，直至滤液pH =7，烘干过滤后的产物，得到纺锤花状结构的ZnO纳米材料。
[0026]另一个优选的例子，上述方法按照以下步骤进行:
[0027]步骤一，按照摩尔配比为硝酸锌:醋酸锌=1:1配置复合锌盐，溶于去离子水中，在室温下持续搅拌均匀配制成复合锌盐溶液；
[0028]步骤二，将C6H12N4溶于去离子水支撑溶液，在搅拌的过程中将C 6H12N4溶液缓慢滴入复合锌盐溶液中，使得前躯体溶液中的摩尔比为C6H12N4:Zn2+= 0.5:1 ；
[0029]步骤三，用氨水调节溶液的pH = 11，得到均匀稳定的前躯体溶液；
[0030]步骤四，制备的前躯体溶液转移至微波反应室中，然后将微波反应室密封，放入微波消解.萃取.合成工作站中，使温度控制在160°C，保温15min后冷却至室温；
[0031]步骤五，将反应所得产物用去离子水和无水乙醇反复洗涤并过滤，直至滤液pH =7，烘干过滤后的产物，得到纺锤花状结构的ZnO纳米材料。
[0032]上述方法中，目标产物所述的纺锤花状结构的ZnO纳米材料单晶的直径约为100?1200nm，长度约为I?5 μ m。
[0033]本发明的方法与现有的方法相比，具有如下有益技术效果:
[0034]本发明的方法采用复合锌盐作为初始原料，才使得微波萃取合成的制备工艺能够应用到纺锤花状结构ZnO纳米材料的制备中来，才能合成出所需要的目标产物。本发明的方法采用微波萃取合成的制备工艺，反应在液相环境中一次完成，反应时间短，周期快，安全性好，不需要复杂的后期处理。
【专利附图】
【附图说明】
[0035]图1是本发明实施例1、实施例2、实施例3的X射线衍射图谱。
[0036]图2是本发明为实施例1所制备的花状结构ZnO纳米材料的典型正面扫描电子显微镜照片。
[0037]图3本发明为实施例2所制备的花状结构ZnO纳米材料的典型正面扫描电子显微镜照片。
[0038]图4本发明为实施例3所制备的花状结构ZnO纳米材料的典型正面扫描电子显微镜照片。
[0039]图5是本发明为实施例4所制备的花状结构ZnO纳米材料的典型正面扫描电子显微镜照片。
[0040]图6本发明为实施例5所制备的花状结构ZnO纳米材料的典型正面扫描电子显微镜照片。
[0041]图7本发明为实施例6所制备的花状结构ZnO纳米材料的典型正面扫描电子显微镜照片。
[0042]图8为对比例I得到的ZnO纳米材料典型正面扫描电子显微镜照片。
[0043]图9为对比例2得到的ZnO纳米材料典型正面扫描电子显微镜照片。
[0044]图10为对比例3得到的ZnO纳米材料典型正面扫描电子显微镜照片。
[0045]图11为对比例4得到的ZnO纳米材料典型正面扫描电子显微镜照片。
[0046]图12为对比例5得到的ZnO纳米材料典型正面扫描电子显微镜照片。
[0047]以下结合附图和实施例对本发明的具体内容作进一步详细地说明。
【具体实施方式】
[0048]本申请中的微波消解.萃取.合成工作站采用MDS-10型微波消解?萃取?合成工作站。微波萃取合成方法指的是用微波作为对反应物的加热源，属于液相反应法的范畴。微波是频率在300MHz?300GHz之间的电磁波，具有波长短、频率高和穿透性强的优点，因微波的能量可以直接传递给分子，不必加热所有材料，而使得微波反应体系具有以下优点:加热速度快、受热均匀且无温度梯度，克服了水热法的反应容器受热不均匀的缺点；反应简单灵敏、节能高效，克服了水热法制备周期长的缺点；温度可控性好，并且操作简单、安全性好、反应体系密封而无污染，适合大规模生产。
[0049]为了制备本申请的目标化合物纺锤花状结构ZnO纳米材料，本申请的发明人做了大量实验，在前期工作中，将微波萃取合成方法引入，并不能够制得到理想的锤花状结构ZnO纳米材料目标产物，后期经过大量探索性实验，最终才确定了本申请的两种锌盐在本申请的特定配比下作为复合锌盐，才能够制备得到所需要的目标产物。
[0050]本发明的纺锤花状结构ZnO纳米材料的形成机理是:ZnO晶体的形成包括成核和生长两过程，将氨水滴加到混合前驱体溶液中形成大量的络合离子Zn(NH3)4' Zn(NH3)42+是ZnO晶体生长的基元。在微波萃取合成初期，生长基元Zn (NH3)42+首先形成能调整核子几何配置状态的多个核子多孪生中心核，温度维持在90°C时，当过饱和度超过临界值时，多孪晶ZnO核中的单核子迅速长大且沿着c-axis择优取向生长。随后，当温度达到升高时，极性和非极性表面更快长大。一般来说，越快速的增长的面，越快的消失。正如我们所知，ZnO晶体的(0001)方向的最大增长率。因此，ZnO极性面快速消失在微波萃取合成过程中，导致ZnO晶体沿(0001) c-axis方向生长结束。因此，纺锤花状的ZnO纳米材料生成。
[0051]遵从上述技术方案，以下给出本发明的具体实施例，需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。
[0052]实施例1:
[0053]本实施例给出一种微波萃取合成纺锤花状结构ZnO纳米材料的方法，具体按照以下步骤进行:
[0054]步骤一，按摩尔比2:1称取0.3564g的六水合硝酸锌和0.1317g的二水合醋酸锌，将两种锌源混合置于烧杯A中，并用60ml去离子水溶解，形成Zn2+浓度为0.03mol/L的透明溶液；
[0055]步骤二，本实施例中不加入C6H12N4溶液；
[0056]步骤三，将烧杯A中混合锌盐溶液在室温下持续匀速搅拌，并用含量为25%?28%的氨水调节溶液的pH = 10，得到均匀稳定的前躯体溶液；
[0057]步骤四，用量筒称取50ml前躯体溶液转移至微波反应室中并密封，其均匀稳定的混合前驱体溶液在反应釜的填充度为50%，放入MDS-10型微波消解.萃取.合成工作站中，选择温控模式，在120 °C下反应20min ；
[0058]步骤五，将反应所得产物用去离子水和无水乙醇反复洗涤并过滤，直至滤液pH =7，在60°C的电热鼓风干燥箱中烘干过滤后的产物。
[0059]最后采用XRD和SEM对产物的形态和结构进行表征，表征结果如图1和图2所示，从图1中可以看出，样品均为六方纤锌矿结构的ZnO，即纺锤花装ZnO。从图2可以看出，所制备的花状结构ZnO纳米材料形态均一、分布均匀，锥状纳米单晶的直径约为200?500nm，长度约为I?2 μπι。
[0060]实施例2:
[0061]本实施例给出一种微波萃取合成纺锤花状结构ZnO纳米材料的方法，具体按照以下步骤进行:
[0062]步骤一，按摩尔比1:1称取0.0891g的六水合硝酸锌和0.0659g的二水合醋酸锌，将两种锌源混合置于烧杯A中，并用20ml去离子水溶解，形成透明溶液；
[0063]步骤二，称取0.084g的六次甲基四胺置于烧杯B中，用20ml去离子水溶解，形成透明溶液；
[0064]将烧杯A中混合锌盐溶液在室温下持续匀速搅拌，将烧杯B中六次甲基四胺溶液缓慢滴入烧杯A中，两次分别用1ml的去离子水洗涤烧杯B，并将洗涤液缓慢滴入烧杯A中，配置成的均匀稳定混合的溶液的成Zn2+浓度为0.0lmol/L，C6H12N4的浓度为0.0lmol/L，其中摩尔比为C6H12N4-Zn2+= I:1 ；
[0065]步骤三，将烧杯A中混合锌盐溶液在室温下持续匀速搅拌，并用含量为25%?28%的氨水调节溶液的pH = 11，得到均匀稳定的前躯体溶液；
[0066]步骤四，用量筒称取50ml前躯体溶液转移至微波反应室中并密封，其均匀稳定的混合前驱体溶液在反应釜的填充度为50%，放入MDS-10型微波消解.萃取.合成工作站中，选择温控模式，在160°C下反应15min ；
[0067]步骤五，将反应所得产物用去离子水和无水乙醇反复洗涤并过滤，直至滤液pH =7，在60°C的电热鼓风干燥箱中烘干过滤后的产物。
[0068]最后采用XRD和SEM对产物的形态和结构进行表征，表征结果如图1和图3所示，从图1中可以看出，样品均为六方纤锌矿结构的ZnO，即纺锤花装ZnO。从图3可以看出，所制备的花状结构ZnO纳米材料形态均一、分布均匀，锥状纳米单晶的直径约为200?100nm,长度约为I?2 μ m。
[0069]实施例3:
[0070]本实施例给出一种微波萃取合成纺锤花状结构ZnO纳米材料的方法，具体按照以下步骤进行:
[0071]步骤一，按摩尔比4:3称取0.5091g的六水合硝酸锌和0.2822g的二水合醋酸锌，将两种锌源混合置于烧杯A中，并用20ml去离子水溶解，形成透明溶液；
[0072]步骤二，称取0.21g的六次甲基四胺置于烧杯B中，用20ml去离子水溶解，形成透明溶液；
[0073]将烧杯A中混合锌盐溶液在室温下持续匀速搅拌，将烧杯B中六次甲基四胺溶液缓慢滴入烧杯A中，两次分别用1ml的去离子水洗涤烧杯B，并将洗涤液缓慢滴入烧杯A中，配置成的均匀稳定混合的溶液的成Zn2+浓度为0.05mol/L, C 6H12N4的浓度为0.025mol/L，其中摩尔比为 C6H12N4-Zn 2+= 0.5:1 ；
[0074]步骤三，将烧杯A中混合锌盐溶液在室温下持续匀速搅拌，并用含量(即质量分数)为25%?28%的氨水调节溶液的pH = 12，得到均匀稳定的前躯体溶液；
[0075]步骤四，用量筒称取50ml前躯体溶液转移至微波反应室中并密封，其均匀稳定的混合前驱体溶液在反应釜的填充度为50%，放入MDS-10型微波消解.萃取.合成工作站中，选择温控模式，在100°c下反应30min ；
[0076]步骤五，将反应所得产物用去离子水和无水乙醇反复洗涤并过滤，直至滤液pH =7，在60°C的电热鼓风干燥箱中烘干过滤后的产物。
[0077]最后采用XRD和SEM对产物的形态和结构进行表征，表征结果如图1和图4所示，从图1中可以看出，样品均为六方纤锌矿结构的ZnO，即纺锤花装ZnO。从图4可以看出，所制备的花状结构ZnO纳米材料形态均一、分布均匀，锥状纳米单晶的直径约为200?100nm,长度约为2?4 μ m。
[0078]实施例4:
[0079]本实施例的制备过程与实施例1相似，区别之处在于，按摩尔比1:1称取0.2677g的六水合硝酸锌和0.1976g的二水合醋酸锌，将两种锌源混合置于烧杯A中，并用60ml去离子水溶解，形成Zn2+浓度为0.03mol/L的透明溶液；最后采用SEM对产物的形态进行表征，表征结果图5所示:从图5可以看出，所制备的花状结构ZnO纳米材料形态均一、分布均匀，锥状纳米单晶的直径约为200?700nm，长度约为I?3 μπι。
[0080]实施例5:
[0081]本实施例的制备过程与实施例2相似，区别之处在于，称取0.042g的六次甲基四胺，配置成的均匀稳定混合的溶液的成Zn2+浓度为0.0lmol/L，C 6H12N4的浓度为0.005mol/L，其中摩尔比为C6H12N4-Zn2+= 0.5:1 ;最后采用SEM对产物的形态进行表征，表征结果图6所示:从图6可以看出，所制备的花状结构ZnO纳米材料形态均一、分布均匀，锥状纳米单晶的直径约为400?1200nm，长度约为I?4 μπι。
[0082]实施例6:
[0083]本实施例制备过程与实施例3相似，区别之处在于，按摩尔比1:1称取4455g的六水合硝酸锌和0.3293g的二水合醋酸锌配置成Zn2+浓度为0.05mol/L的混合锌盐溶液；最后采用SEM对产物的形态进行表征，表征结果图7所示:从图7可以看出，所制备的花状结构ZnO纳米材料形态均一、分布均匀，锥状纳米单晶的直径约为100?lOOOnm，长度约为I ?5 μ m0
[0084]在确定本发明的工艺过程的试验中，锌盐的选择试验得到的产物形貌不符合本发明对产物的形貌要求，现抽取如下几个对比例进行说明。
[0085]对比例1:
[0086]I)称取0.1782g的六水合硝酸锌置于烧杯A中，并用60ml去离子水溶解，形成Zn2+浓度为0.01mol/L的透明溶液；
[0087]2)将烧杯A中锌盐溶液在室温下持续匀速搅拌，并用含量为25%?28%的氨水调节溶液的PH = 11，得到均匀稳定的前躯体溶液；
[0088]3)用量筒称取50ml前躯体溶液转移至微波反应室中并密封，其均匀稳定的混合前驱体溶液在反应釜的填充度为50%，放入MDS-10型微波消解.萃取.合成工作站中，选择温控模式，在160°C下反应20min ；
[0089]4)将反应所得产物用去离子水和无水乙醇反复洗涤并过滤，直至滤液pH = 7，在60°C的电热鼓风干燥箱中烘干过滤后的产物，最后采用SEM对产物的形态进行表征，如图8所示，所制备的ZnO纳米材料为有一定长径比的分散的ZnO纳米棒。
[0090]对比例2:
[0091]I)按摩尔比2:3称取0.0713g的六水合硝酸锌和0.0790g的二水合醋酸锌，将两种锌源混合置于烧杯A中，并用20ml去离子水溶解，形成透明溶液；
[0092]2)称取0.0840g的六次甲基四胺置于烧杯B中，分别用20ml去离子水溶解，形成透明溶液；
[0093]3)将烧杯A中混合锌盐溶液在室温下持续匀速搅拌，将烧杯B中六次甲基四胺溶液缓慢滴入烧杯A中，两次分别用1ml的去离子水洗涤烧杯B，并将洗涤液缓慢滴入烧杯A中，配置成的均匀稳定混合的溶液的成Zn2+浓度为0.0Imo 1/L，C6H12N4的浓度为0.0lmol/L，其中摩尔比为 C6H12N4:Zn2+= I:1 ；
[0094]4)将烧杯A中混合锌盐溶液在室温下持续匀速搅拌，并用含量为25%?28%的氨水调节溶液的PH = 10，得到均匀稳定的前躯体溶液；
[0095]5)用量筒称取50ml前躯体溶液转移至微波反应室中并密封，其均匀稳定的混合前驱体溶液在反应釜的填充度为50%，放入MDS-1O型微波消解.萃取.合成工作站中，选择温控模式，在160°C下反应20min ；
[0096]6)将反应所得产物用去离子水和无水乙醇反复洗涤并过滤，直至滤液pH = 7，在60°C的电热鼓风干燥箱中烘干过滤后的产物，最后采用SEM对产物的形态进行表征，如图9所示，所制备的ZnO纳米材料，有些为分散的ZnO纳米棒堆积结构，有些成短棒状花状结构。
[0097]另外，在确定本发明的工艺参数过程的试验中，一些参数的选择试验得到的产物形貌不符合本发明对产物的形貌要求，现抽取如下几个对比例进行说明:
[0098]对比例3:
[0099]I)按摩尔比1:1称取0.0891g的六水合硝酸锌和0.0659g的二水合醋酸锌，将两种锌源混合置于烧杯A中，并用60ml去离子水溶解，形成Zn2+浓度为0.0lmol/L的透明溶液；
[0100]2)将烧杯A中混合锌盐溶液在室温下持续匀速搅拌，并用含量为25%?28%的氨水调节溶液的PH = 9，得到均匀稳定的前躯体溶液；
[0101]3)用量筒称取50ml前躯体溶液转移至微波反应室中并密封，其均匀稳定的混合前驱体溶液在反应釜的填充度为50%，放入MDS-10型微波消解.萃取.合成工作站中，选择温控模式，在160°C下反应20min ；
[0102]4)将反应所得产物用去离子水和无水乙醇反复洗涤并过滤，直至滤液pH = 7，在60°C的电热鼓风干燥箱中烘干过滤后的产物，最后采用SEM对产物的形态进行表征，，如图10所示，所制备的ZnO纳米材料为形貌均勾、有一定长径比的分散的ZnO纳米棒。
[0103]对比例4:
[0104]I)按摩尔比1:1称取0.5346g的六水合硝酸锌和0.3951g的二水合醋酸锌，将两种锌源混合置于烧杯A中，并用20ml去离子水溶解，形成透明溶液；
[0105]2)称取0.1680g的六次甲基四胺置于烧杯B中；并分别用20ml去离子水溶解，形成透明溶液；
[0106]3)将烧杯A中混合锌盐溶液在室温下持续匀速搅拌，将烧杯B中六次甲基四胺溶液缓慢滴入烧杯A中，两次分别用1ml的去离子水洗涤烧杯B，并将洗涤液缓慢滴入烧杯A中，配置成的均匀稳定混合的溶液的成Zn2+浓度为0.06mol/L，C6H12N4的浓度为0.02mol/L，其中摩尔比为 C6H12N4:Zn2+= I:3 ；
[0107]4)用含量为25%?28%的氨水调节步骤2)所得溶液的pH = 9，得到均匀稳定的前躯体溶液；
[0108]5)用量筒称取50ml前躯体溶液转移至微波反应室中并密封，其均匀稳定的混合前驱体溶液在反应釜的填充度为50%，放入MDS-10型微波消解.萃取.合成工作站中，选择温控模式，在160°C下反应15min ；
[0109]6)将反应所得产物用去离子水和无水乙醇反复洗涤并过滤，直至滤液pH = 7，在60°C的电热鼓风干燥箱中烘干过滤后的产物，最后采用SEM对产物的形态进行表征，，如图11所示，所制备的ZnO纳米材料为形貌均勾、有一定长径比的分散的ZnO纳米棒。
[0110]对比例5:
[0111]I)按摩尔比1:1称取0.4455g的六水合硝酸锌和0.3293g的二水合醋酸锌，将两种锌源混合置于烧杯A中，并用20ml去离子水溶解，形成透明溶液；
[0112]2)称取0.5040g的六次甲基四胺置于烧杯B中；并分别用20ml去离子水溶解，形成透明溶液；
[0113]3)将烧杯A中混合锌盐溶液在室温下持续匀速搅拌，将烧杯B中六次甲基四胺溶液缓慢滴入烧杯A中，两次分别用1ml的去离子水洗涤烧杯B，并将洗涤液缓慢滴入烧杯A中，配置成的均匀稳定混合的溶液的成Zn2+浓度为0.05mol/L，C6H12N4的浓度为0.06mol/L,其中摩尔比为 C6H12N4:Zn2+= 1.2:1 ；
[0114]4)用含量为25%?28%的氨水调节步骤2)所得溶液的pH = 8，得到均匀稳定的前躯体溶液；
[0115]5)用量筒称取50ml前躯体溶液转移至微波反应室中并密封，其均匀稳定的混合前驱体溶液在反应釜的填充度为50%，放入MDS-10型微波消解.萃取.合成工作站中，选择温控模式，在160°C下反应25min ；
[0116]6)将反应所得产物用去离子水和无水乙醇反复洗涤并过滤，直至滤液pH = 7，在60°C的电热鼓风干燥箱中烘干过滤后的产物，最后采用SEM对产物的形态进行表征，，如图12所示，所制备的ZnO纳米材料为两头为尖锥状，中间成棒状的直径不均匀的分散的ZnO纳米棒。
【权利要求】
1.一种微波萃取合成纺锤花状结构ZnO纳米材料的方法，其特征在于: 该方法以硝酸锌和醋酸锌的复合锌盐作为初始原料，溶解后制得前躯体溶液； 将前躯体溶液放入密封的微波反应室中微波加热制得纺锤花状结构的ZnO纳米材料。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于:所述的前躯体溶液中的复合锌盐的摩尔配比为:硝酸锌:醋酸锌=(I?2):1。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于:该方法按照以下步骤进行: 步骤一，按照摩尔配比为硝酸锌:醋酸锌=(I?2):1配置复合锌盐，溶于去离子水中，在室温下持续搅拌均匀配制成复合锌盐溶液； 步骤二，将C6H12N4溶于去离子水支撑溶液，在搅拌的过程中将C 6H12N4溶液缓慢滴入复合锌盐溶液中； 步骤三，调节溶液的pH = 10?12，得到均匀稳定的前躯体溶液； 步骤四，制备的前躯体溶液转移至微波反应室中，然后将微波反应室密封，使温度控制在100°C?160°C，保温15min?30min后冷却至室温； 步骤五，将反应所得产物用去离子水和无水乙醇反复洗涤并过滤，直至滤液PH = 7，烘干过滤后的产物，得到纺锤花状结构的ZnO纳米材料。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于:所述的前躯体溶液中Zn2+浓度为0.0lmol/L ?0.05mol/Lo
5.如权利要求3所述的方法，其特征在于:所述的前躯体溶液中的摩尔比为C6H12N4:Zn2+= (O ?1.0):1。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于:所述的前躯体溶液在密封的微波反应室中的填充率为50%。
7.如权利要求3所述的方法，其特征在于:步骤三中用氨水调节溶液的pH= 10?12，得到均匀稳定的前躯体溶液。
8.如权利要求3所述的方法，其特征在于:该方法按照以下步骤进行: 步骤一，按照摩尔配比为硝酸锌:醋酸锌=4:3配置复合锌盐，溶于去离子水中，在室温下持续搅拌均匀配制成复合锌盐溶液； 步骤二，将C6H12N4溶于去离子水支撑溶液，在搅拌的过程中将C 6H12N4溶液缓慢滴入复合锌盐溶液中，使得前躯体溶液中的摩尔比为C6H12N4:Zn2+= 0.5:1 ； 步骤三，用氨水调节溶液的pH = 12，得到均匀稳定的前躯体溶液； 步骤四，制备的前躯体溶液转移至微波反应室中，然后将微波反应室密封，放入微波消解.萃取.合成工作站中，使温度控制在100°C，保温30min后冷却至室温； 步骤五，将反应所得产物用去离子水和无水乙醇反复洗涤并过滤，直至滤液PH = 7，烘干过滤后的产物，得到纺锤花状结构的ZnO纳米材料。
9.如权利要求3所述的方法，其特征在于:该方法按照以下步骤进行: 步骤一，按照摩尔配比为硝酸锌:醋酸锌=1:1配置复合锌盐，溶于去离子水中，在室温下持续搅拌均匀配制成复合锌盐溶液； 步骤二，将C6H12N4溶于去离子水支撑溶液，在搅拌的过程中将C 6H12N4溶液缓慢滴入复合锌盐溶液中，使得前躯体溶液中的摩尔比为C6H12N4:Zn2+= 0.5:1 ； 步骤三，用氨水调节溶液的pH = 11，得到均匀稳定的前躯体溶液； 步骤四，制备的前躯体溶液转移至微波反应室中，然后将微波反应室密封，放入微波消解.萃取.合成工作站中，使温度控制在160°C，保温15min后冷却至室温； 步骤五，将反应所得产物用去离子水和无水乙醇反复洗涤并过滤，直至滤液pH = 7，烘干过滤后的产物，得到纺锤花状结构的ZnO纳米材料。
10.如权利要求1至9任一权利要求所述的方法，其特征在于:所述的纺锤花状结构的ZnO纳米材料单晶的直径约为100?1200nm，长度约为1?5 μπι。
【文档编号】B82Y40/00GK104445366SQ201410629058
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年11月10日 优先权日:2014年11月10日
【发明者】贠江妮, 张志勇, 尹铁恩, 赵倩, 吕媛媛, 闫军锋, 赵武 申请人:西北大学