片状多孔纳米氧化锌及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种片状多孔纳米氧化锌，同时还涉及该纳米氧化锌的制备方法，属于纳米氧化锌制备技术领域。
【背景技术】
[0002]纳米氧化锌的粒径介于1?lOOnm之间，是一种面向21世纪的新型高功能精细无机产品，它表现出多种特殊的性质，如非迀移性、荧光性、压电性、吸收和散射紫外线的能力等，利用其在光、电、磁敏感等方面的奇妙性能，可制造气体传感器、荧光体、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。
[0003]纳米氧化锌的合成方法主要有物理法、溶胶凝胶法、沉淀法和水热法，各种方法所用原料及合成工艺不同，所得纳米氧化锌的微观形貌也大不相同。公告号CN102730747B的发明专利公开了一种溶胶-凝胶辅助水热法制备不同微观形貌氧化锌的方法，包括:将锌盐(如氯化锌、硫酸锌、醋酸锌、硝酸锌等)溶液与柠檬酸溶液以摩尔比(锌盐:柠檬酸)1:1?5的比例混合，先在温度60?90°C下加热搅拌至溶胶状态，再在温度90?120°C下干燥至凝胶状态；将氢氧化钠溶液滴加至凝胶中，调节pH值为12?14，并移入水热反应釜中，在温度90?150°C下反应4?20小时，过滤，取沉淀洗涤、干燥，即得不同微观形貌的氧化锌，如棒状、六棱柱状、球状、片花状和梭状。公开号CN101182030A的发明专利公开了一种多孔带状纳米氧化锌的制备方法，包括:用去离子水配制浓度0.15?0.3mol/L的醋酸锌溶液，在溶液中缓慢加入氨水(浓度25% )，调节pH值为6.5?7.5，密封，并在温度30?50°C下加热10?12小时；取出冷却后过滤，取沉淀物在温度40?60°C下加热8?10小时；将烘干的白色沉淀物置于高温水平气氛炉中，在温度600?800°C下加热2?3小时，得到带长10?40 μπκ带宽300?4 μπκ孔径10?50nm的多孔带状纳米氧化锌。而目前关于片状多孔纳米氧化锌的制备还鲜有报道。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种片状多孔纳米氧化锌。
[0005]同时，本发明还提供一种片状多孔纳米氧化锌的制备方法，其工艺简单，操作简便。
[0006]为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是:
[0007]片状多孔纳米氧化锌，以锌盐、尿素为反应原料，先在模板剂作用下水热反应生成前驱体碳酸锌，碳酸锌在温度400?600°C下煅烧1.5?2.5小时，得到纳米氧化锌；所述模板剂为梓檬酸钠。
[0008]所述锌盐为醋酸锌、氯化锌、硫酸锌、硝酸锌等中的任意一种或多种。锌盐与尿素的物质的量之比为1:1.5?9。
[0009]所述模板剂与锌盐的物质的量之比为0.15?2:1，其作用是为前驱体片状物质提供模板，引诱其沿着某一晶面择优生长，形成片状。
[0010]所述水热反应的温度为70?130°C，时间4?6小时。反应完毕，分离出碳酸锌，
洗涤、干燥。
[0011]所述煅烧时升温速率为2?5°C /min，煅烧后降至室温，降温速率为2?5°C /min。
[0012]片状多孔纳米氧化锌的制备方法，包括以下步骤:
[0013]1)将锌盐、尿素加入水中，混合均匀，得溶液A备用；
[0014]2)在溶液A中加入柠檬酸钠，混合均匀，得溶液B备用；
[0015]3)将溶液B加热至70?130°C并保温反应4?6小时，反应完毕，得碳酸锌；
[0016]4)将碳酸锌在温度400?600°C下煅烧1.5?2.5小时，即得；
[0017]所述柠檬酸钠与锌盐的物质的量之比为0.15?2:1。
[0018]步骤1)中锌盐为醋酸锌、氯化锌、硫酸锌、硝酸锌等中的任意一种或多种。
[0019]步骤1)中锌盐与尿素的物质的量之比为1:1.5?9。溶液A中锌盐的浓度为0.033 ?0.067mol/Lo
[0020]步骤1)中混合操作在常温下进行，如搅拌5?15分钟。
[0021]步骤2)中混合操作在常温下进行，如搅拌25?35分钟。
[0022]步骤3)中反应完毕，分离出碳酸锌，洗涤、干燥备用。分离可采用常规过滤法，洗涤可采用乙醇和水。
[0023]步骤4)中煅烧时升温速率为2?5°C /min,煅烧后降至室温，降温速率为2?5°C /min。
[0024]本发明的有益效果:
[0025]本发明以锌盐、尿素为反应原料，先在模板剂柠檬酸钠的作用下水热反应生成前驱体碳酸锌，碳酸锌在温度400?600°C下保温煅烧4?6小时，得到分散性良好、形貌呈片状多孔的纳米氧化锌颗粒，该颗粒粒径大小为2?10 μm，厚度0.2?1 μπι，孔径50?300nm，可广泛应用于气敏、催化、压敏电阻及电磁吸收等方面。
[0026]本发明采用两步法(水热法和煅烧法)制备片状多孔纳米氧化锌颗粒，其工艺简单，操作简便，其中片状的厚度以及孔径的大小可调，能实现对气敏、电磁吸收等特性的有效控制。
【附图说明】
[0027]图1为实施例1中前驱体碳酸锌的XRD图；
[0028]图2为实施例1中前驱体碳酸锌的SEM图；
[0029]图3为实施例1中纳米氧化锌的XRD图；
[0030]图4为不同放大比例下纳米氧化锌的SEM图。
【具体实施方式】
[0031]下述实施例仅对本发明作进一步详细说明，但不构成对本发明的任何限制。
[0032]实施例1
[0033]片状多孔纳米氧化锌，以醋酸锌、尿素为反应原料，先在柠檬酸钠作用下水热反应生成前驱体碳酸锌，碳酸锌在温度60(TC下煅烧2小时，得到纳米氧化锌。
[0034]具体制备步骤如下:
[0035]前驱体ZnC03的制备
[0036]1)将醋酸锌、尿素加入水中，室温下搅拌10分钟混匀，得溶液A ;
[0037]溶液A中醋酸锌的浓度为0.033mol/L，尿素的浓度为0.05mol/L ；
[0038]2)在40mL溶液A中加入0.3g柠檬酸钠，室温下搅拌30分钟混匀，得溶液B ;
[0039]3)将溶液B移入不锈钢反应釜中，加热至温度110°C，保温反应5小时，反应完毕，过滤，分离出ZnC03，用乙醇和去离子水洗涤，干燥后收集；
[0040]片状多孔氧化锌的制备
[0041]4)将前驱体ZnC03置于船型铝坩祸中，坩祸再置于马弗炉中，以5°C/min的升温速率升温至600°C，保温煅烧2小时，再以5°C /min的降温速率降至室温，得到纳米氧化锌。
[0042]干燥后所得ZnOy^ XRD图、SEM图详见图1、图2，冷却后所得纳米氧化锌的XRD图、SEM图详见图3、图4。图4中(a)、(b)为不同放大比例下纳米氧化锌的SEM图，图4 (a)的放大比例为X 5，000，图4 (b)的放大比例为X 2，000。从图1、图2可以看出，前驱体ZnC03为纯物相，紧密聚集，形貌呈片状。从图3、图4可以看出，纳米氧化锌为纯物相，分散性良好，形貌呈片状多孔。
[0043]实施例2
[0044]片状多孔纳米氧化锌，以硫酸锌、尿素为反应原料，先在柠檬酸钠作用下水热反应生成前驱体碳酸锌，碳酸锌在温度600°C下煅烧1.5小时，得到纳米氧化锌。
[0045]具体制备步骤如下:
[0046]前驱体ZnC03的制备
[0047]1)将硫酸锌、尿素加入水中，室温下搅拌15分钟混匀，得溶液A ;
[0048]溶液A中硫酸锌的浓度为0.067mol/L，尿素的浓度为0.lmol/L ；
[0049]2)在40mL溶液A中加入0.6g柠檬酸钠，室温下搅拌25分钟混匀，得溶液B ;
[0050]3)将溶液B移入不锈钢反应釜中，加热至温度