专利名称：一种制备氧化锌和银纳米复合物的方法
技术领域：
本发明涉及一种有机物一多乙烯多胺，该物质在ZnO和Ag纳米复合物的制备中同时担任碱与模板的作用，能够有效的形成ZnO/Ag纳米复合物，且增加表面Ag纳米颗粒数量。
背景技术：
纤锌矿结构的ZnO是一种具有压电和光电特性的宽带隙半导体材料，室温下带隙宽度为3.37eV，激子束缚能高达60meV。纳米ZnO是一种多功能性的新型无机材料。由于晶粒的细化，其表面电子结构和晶体结构发生变化，纳米ZnO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，因而纳米尺度的氧化锌在物理性质上明显优于普通的氧化锌材料，可望用于构建微/纳米量级的紫外激光器、紫外发光二极管、高灵敏度的生物/化学传感器等。除此之外，纳米氧化锌在磁、化学、物理学、敏感性等方面具有一般氧化锌产品无法比拟的特殊性能和新用途，在橡胶、涂料、油墨、颜填料、催化剂、高档化妆品以及医药等领域具有重要的应用价值，具有普通ZnO所无法比拟的特性和用途，展示出广阔的应用前景。纳米ZnO的复合材料是ZnO中掺杂其它与之不同性质的物质，如石墨、Pt、Au、Fe3O4, CdS, TiO2, SnO2等，通过物理或化学的方法，在宏观上组成具有新性能的材料。纳米ZnO的复合材料拥有纳米ZnO的基本性质，而在此基础上，各种材料在性能上互相取长补短,产生协同效应,使其复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。ZnO/Ag纳米复合物是指纳米ZnO表面吸附一定数量的银纳米颗粒。该复合物体系相比于纯纳米ZnO具有更加优越的性能，如光催化氧化活性更高、材料的击穿场强更强、抗菌性能更好，因而在环境保护 、橡胶、塑料以及陶瓷、压敏电阻器、发光二极管方面有着极大的应用。文献报道了多种方法来制备具有不同形貌的纳米ZnOjn:水热合成法、声化学法、溶胶凝胶、化学气相沉积(CVD)等。合成的纳米ZnO具有不同的形貌，如纳米线、纳米棒、纳米带、纳米管、纳米片、纳米梳、四足状等。在众多制备方法中，水热合成法以其设备简单、反应条件温和、控性强、产物形貌均匀等诸多优点受到研究者的青睐。在反应过程中，由于粉体的形成经历了溶解、结晶过程，相对于其他制备方法，水热法制备的晶体具有晶粒发育完整、粒度小、分布均匀、颗粒团聚较轻优点。在纳米ZnO的制备过程中，需要加碱催化，因此碱的种类是影响ZnO形貌的重要因素。常用的无机碱有NaOH与氨水；有机碱如六亚甲基四胺、三乙醇胺、多乙烯多胺等。NaOH是一种强碱，极易溶于水。强碱与锌离子的反应，最初的产物为氢氧化锌。但
由于氢氧化锌是两性物质，能够溶于强碱，与羟基络合生成Zn(C)H片。如果NaOH的浓度过大，锌的羟基配合物没有达到过饱和，不会发生成核与生长。而NaOH的浓度过小，氧化锌与锌的羟基盐就会沉淀出来。而NH3 -H2O在水中发生电离，电离产生0H_与NHt，NH^有很强的配体性质，它在锌盐溶液中会发生络合反应。当采用醋酸锌与氨水为生长前驱体时，由于存在电离平衡，氨水显示出缓冲作用，有利于保持溶液的稳定性。在纳米ZnO的制备过程中，还需要加入其他高分子模板以防止团聚，有机碱六亚甲基四胺在加热条件下会分解为氨气与甲醒，与Zn2+生成[Zn(NH3)4]2+[J.Phys.Chem.C2012116:4517-4525]，其作用历程与氨水相似。三乙醇胺也用于纳米ZnO的合成[J.Phys.Chem.B2006110:19147-19153]，但文献报导的实验方法并非水热法。在水热过程中，模板剂溴化十六烷基三甲铵使得ZnO/Ag从花状到棒状的变化[JNanopartRes200911:1159 - 1166],聚乙二醇做模板促使长度均勻ZnO/Ag纳米棒的生长[SensorsandActuatorsB2010143:635 - 640],海藻酸钠能够促使ZnO/Ag中空微球的生成[J.Phys.Chem.C2008112:16792 - 16800]等。上述方法制备ZnO/Ag复合物时，都存在一个缺点，即ZnO表面的Ag纳米颗粒数量很少，这对于其许多应用是不利的。以下，详细介绍本发明采用多乙烯多胺既作为碱又作为模板在ZnO/Ag纳米复合物制备中的优势。
发明内容
技术问题:本发明要解决的问题是完善现有背景技术的不足，以多乙烯多胺既作为碱的来源又作为模板，采用水热法合成方法，获得Ag/ZnO纳米复合物。该法能有效形成Ag/ΖηΟ纳米复合物并能促使Ag纳米颗粒在ZnO表面的生长,使得ZnO表面的Ag纳米颗粒
数量较多。技术方案:多乙烯多胺是乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺和四乙烯五胺的联合产物，呈强碱性。多乙烯多胺链上含有大量的氨基，这些位于主链上的基团相隔比较远，相互之间不能形成氢键，致使水分子滑入该分子之间，形成氢键。因此，在反应体系中，溶剂被分子链分成无数的渠道。多乙烯多胺分子不但作为限制ZnO棒生长的柔软模板与组装剂，而且还作为碱的来源。多乙烯多胺具备了上述两种功能，因而我们能够制备出团聚较轻的ZnO/Ag纳米复合物,而且ZnO表面的Ag纳米颗粒数量较多。本发明是通过以下技术方案实现的:该方法通过将多乙烯多胺溶于水中，加入二水合醋酸锌与硝酸银，在充分搅拌后，将其转入水热釜中，100-160°C下，反应8-6h ；其中，二水合醋酸锌与多乙烯多胺的质量比为1: 1.4至1.5:1 ;二水合醋酸锌与硝酸银的质量比为14:1。所述的多乙烯多胺的结构通式如下:H2N- (CH2CH2NH)n-H n≥ 4多乙烯多胺在ZnO和Ag纳米复合物制备中既作为碱又作为模板。有益效果:本发明采用多乙烯多胺既作为碱的来源又作为模板，通过水热法制备获得Ag/ZnO纳米复合物分散性较好，ZnO表面生长了大量的Ag纳米颗粒。
具体实施例方式下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
该方法通过将多乙烯多胺溶于水中，加入二水合醋酸锌与硝酸银，在充分搅拌后，将其转入水热釜中，100-160°C下，反应8-6h ；其中，二水合醋酸锌与多乙烯多胺的质量比为1: 1.4至1.5:1 ;二水合醋酸锌与硝酸银的质量比为14:1。所用的多乙烯多胺结构通式如下:H2N- (CH2CH2NH)n-H η 彡 4实施例1I)称取1.4187g的多乙烯多胺加入30mL去离子水中，搅拌溶解；2)称取2.0869g的ZnAc2.2H20加入溶液I)中，加入IOmL的无水乙醇；3)称取0.1451g的AgNO3溶于溶液2)中，继续搅拌Ih ；4)将溶液3)转移至反应釜中，120°C，反应6h，反应结束后自然冷却；5)离心洗漆(8000r/min,5min),水洗3次,醇洗3次，自然干燥；实施例2-3:按实施例1的方法，反应条件如下表:实施例的条件分布
权利要求
1.种制备氧化锌和银纳米复合物的方法，其特征在于该方法通过将多乙烯多胺溶于水中，加入二水合醋酸锌与硝酸银，在充分搅拌后，将其转入水热釜中，100-160°C下，反应8-6h ； 其中，二水合醋酸锌与多乙烯多胺的质量比为1:1.4至1.5:1 ; 二水合醋酸锌与硝酸银的质量比为14:1。
2.权利要求1所述的制备氧化锌和银纳米复合物的方法，其特征在于所述的多乙烯多胺的结构通式如下: H2N- (CH2CH2NH)n-H η≥4 多乙烯多胺在ZnO和Ag纳米复合物制备中既作为碱又作为模板。
全文摘要
本发明公开了一种制备氧化锌和银纳米复合物的方法，该方法是通过以下技术方案实现的将多乙烯多胺溶于水中，加入二水合醋酸锌与硝酸银(质量比141)，在充分搅拌后，将其转入水热釜中，分别在100至160℃下，反应6至8h。本发明中，多乙烯多胺既作为碱又作为模板，能有效地导致ZnO/Ag纳米复合物形成，且增加ZnO纳米棒表面的Ag纳米颗粒。
文档编号B22F9/24GK103084583SQ20131001699
公开日2013年5月8日 申请日期2013年1月17日 优先权日2013年1月17日
发明者王明亮, 王艳, 徐春祥, 董宝利 申请人:东南大学