专利名称：具有四足形貌结构的ZnO微晶及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种ZnO微晶及其制备方法，尤其涉及一种四足状ZnO微晶的制备方法。
背景技术：
无机材料的电子和光学性质主要由无机微米和纳米晶体的尺寸和形貌决定。当前，许多科研工作者的工作主要集中在如何控制无机微米和纳米晶体的尺寸和形貌。如果我们能合成出形貌复杂和良好的三维结构的微米、纳米晶体，将会出现新的功能材料及其进一步的应用。
ZnO为II-VI族宽禁带化合物半导体，为纤锌矿(Wurtzite)六角晶系结构，空间群P63mc，具有高C-轴取向性，晶格常数与GaN相似，禁带宽度为3.37eV。ZnO材料在室温下具有高的激子束缚能(约60meV，而GaN为21meV，ZnSe为20meV)和较低的电子诱生缺陷，室温下光激发机制有效。最近，由于ZnO具有可调的电子和光电性质，以及在纳米尺度的电子和光电设备中的潜在应用，引起了广泛的兴趣。因此，制备高质量的ZnO单晶对于基础研究和相关工业的高科技应用是非常重要的。
ZnO晶体的制备方法主要有气相和液相合成。杨等人利用气相法合成了空间上的四足和树枝状的ZnO结构，在平面上只能看到三足结构。这种结构为研究不同微孔中的光电性质提供了理想的模型(H.Q.Yan，R.R.He，J.Pham，and P.D.Yang，Adv.Mater.15，402(2003))。然而，气相合成法要求高温或真空，而且设备昂贵，制备条件苛刻。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是公开一种具有四足形貌结构的ZnO微晶及其制备方法，以克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种成本低廉、操作简单，无需复杂设备的四足状结构的ZnO及其制备方法。
本发明所说的具有四足形貌结构的ZnO微晶，其特征在于，该ZnO微晶由六棱微棒自组装而成，具有四足状形貌。
制备本发明所说的具有四足形貌结构的方法，包括以下步骤将锌源、正庚烷、助剂和水的混合溶液，在160～180℃下，反应6～24h后，冷却至室温，收集反应产物，在空气气氛中50～80℃干燥4～6h，即得具有四足结构的ZnO微晶；所说的混合溶液中，Zn2+的摩尔浓度为O.1～1mol·L-1，助剂和Zn2+的重量之比为1∶1～3，水和正庚烷的体积比为1∶6～8；优选的，所说的混合溶液中，Zn2+的摩尔浓度为0.5mol·L-1，助剂和Zn2+物质的量之比为1∶2；去离子水和正庚烷的体积比为1∶7。
所说的锌源选自六水硝酸锌；所说的助剂选自乙二胺；与现有技术相比，本发明采用水热合成法，由六棱微棒自组装得到具有四足在同一平面形貌结构的ZnO微晶，成本低廉、操作简单，无需复杂设备。
图1为本发明具有四足形貌结构的ZnO微晶的XRD图；图2为本发明具有四足形貌结构的ZnO微晶的SEM图；图3为本发明具有四足形貌结构的ZnO微晶的TEM图。
具体实施例方式
实施例1采用分析纯六水硝酸锌(Zn(NO3)2·6H2O)为锌源(1)将2ml 0.5mol·L-1Zn(NO3)2·6H2O溶液、14ml正庚烷和作为助剂的乙二胺(0.032ml)加入50ml的烧杯中，在室温下搅拌5分钟形成溶液体系。
(2)将上述步骤(1)中的溶液体系移入具有四氟元(Teflon)内衬的不锈钢高压釜中，控制容器内填充度为80％，之后密封好高压釜将其置于保温箱中，180℃下保持12h后自然冷却至室温。
(3)将步骤(2)中高压釜釜底的白色沉淀物用去离子水洗涤、分离3次后，空气气氛中60℃干燥4h，即得具有四足ZnO微晶，通过实施例1所述的方法，可以得到由六棱微棒自组装形成的四足状ZnO微晶。其六棱微棒长约5.2μm，直径约2.8μm。具体形貌如图2所示，图1和图3对应其XRD和TEM图。
实施例2(1)将Zn(NO3)2·6H2O、正庚烷、乙二胺和水混合，在室温下搅拌10分钟，形成溶液体系，使Zn2+的摩尔浓度为0.1mol·L-1，乙二胺和Zn2+物质的量之比为1∶1，去离子水和正庚烷的体积比为1∶8；(2)将步骤(1)中的溶液体系移入高压釜中，控制容器内填充度在70％，然后密封高压釜，并将其置于保温箱中，在160℃下，反应6h后，自然冷却至室温；(3)将步骤(2)中高压釜釜底的白色沉淀物采用无水乙醇洗涤、分离3次后，在空气气氛中50℃干燥4h，即得具有四足结构的ZnO微晶。
实施例3(1)将Zn(NO3)2·6H2O、正庚烷、乙二胺和水混合，在室温下搅拌5分钟，形成溶液体系，使Zn2+的摩尔浓度为1mol·L-1，乙二胺和Zn2+物质的量之比为1∶3，去离子水和正庚烷的体积比为1∶6；(2)将步骤(1)中的溶液体系移入高压釜中，控制容器内填充度在90％，然后密封高压釜，并将其置于保温箱中，在180℃下，反应24h后，自然冷却至室温；(3)将步骤(2)中高压釜釜底的白色沉淀物洗涤、分离6次后，在空气气氛中80℃干燥6h，即得具有四足结构的ZnO微晶。
实施例4(1)将Zn(NO3)2·6H2O、正庚烷、乙二胺和水混合，在室温下搅拌10分钟，形成溶液体系，使Zn2+的摩尔浓度为0.5mol·L-1，乙二胺和Zn2+物质的量之比为1∶2，去离子水和正庚烷的体积比为1∶7；(2)将步骤(1)中的溶液体系移入高压釜中，控制容器内填充度在80％，然后密封高压釜，并将其置于保温箱中，在170℃下，反应20h后，自然冷却至室温；(3)将步骤(2)中高压釜釜底的白色沉淀物洗涤、分离5次后，在空气气氛中60℃干燥5h，即得具有四足结构的ZnO微晶。
权利要求
1.一种具有四足形貌结构的ZnO微晶，其特征在于，该ZnO微晶由六棱微棒自组装而成，具有四足状形貌。
2.制备权利要求1所述的具有四足形貌结构的ZnO微晶的方法，包括以下步骤将锌源、正庚烷、助剂和水的混合溶液，在160～180℃下，反应6～24h后，冷却至室温，收集反应产物，在空气气氛中50～80℃干燥4～6h，即得具有四足结构的ZnO微晶。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所说的混合溶液中，Zn2+的摩尔浓度为0.1～1mol·L-1，助剂和Zn2+的重量之比为1∶1～3，水和正庚烷的体积比为1∶6～8。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所说的混合溶液中，Zn2+的摩尔浓度为0.5mol·L-1，助剂和Zn2+物质的量之比为1∶2；去离子水和正庚烷的体积比为1∶7。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所说的锌源选自六水硝酸锌。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所说的助剂选自乙二胺。
全文摘要
本发明公开了一种具有四足形貌结构的ZnO微晶及其制备方法，该ZnO微晶由六棱微棒自组装而成，具有四足状形貌。制备方法，包括以下步骤将锌源、正庚烷、助剂和水的混合溶液，在160～180℃下，反应6～24h后，冷却至室温，收集反应产物，在空气气氛中50～80℃干燥4～6h。与现有技术相比，本发明采用水热合成法，由六棱微棒自组装得到具有四足在同一平面形貌结构的ZnO微晶，成本低廉、操作简单，无需复杂设备。
文档编号C01G9/00GK101070182SQ20071004185
公开日2007年11月14日 申请日期2007年6月11日 优先权日2007年6月11日
发明者李春忠, 江浩, 胡俊青 申请人:华东理工大学