一种多孔绒球状氧化锌材料的制备方法
【专利摘要】本发明公开一种多孔绒球状氧化锌的制备方法，该方法通过以下方法完成：以锌盐、丙烯酸、葡萄糖或者蔗糖为原料，蒸馏水为溶剂，在聚四氟乙烯高压反应釜160～180℃下水热反应6～12小时，生成氧化锌微球前驱体，然后在马弗炉中500℃热处理5小时即可得到直径为1～5μm的多孔绒球状的氧化锌微球。本发明所使用的锌盐、丙烯酸、葡萄糖或者蔗糖等原料廉价易得，成本较低，而且没有使用表面活性剂有机添加剂，减少了环境污染。同时本发明制得多孔绒球状氧化锌材料具有很大比表面积，在光催化降解染料、传感器、污水吸附、抗菌材料、储能、锂电等有广阔的应用前景。
【专利说明】
一种多孔绒球状氧化锌材料的制备方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种新型的氧化锌材料的制备方法，具体涉及到一种多孔绒球状氧化锌材料的制备方法。
【背景技术】
[0002]氧化锌是一种宽禁带直接带隙I1-VI族半导体材料，有三种晶体结构:四方岩盐矿结构、立方闪锌矿结构和六方纤锌矿结构。常温常压下，最常见的和应用最广的是六方纤锌矿结构，而且这种结构的氧化锌具有良好的光、电性能和热稳定性。纳米氧化锌具有抗菌、光催化剂、光致发光、导电、增强、屏蔽光线、吸波、节能等性能，可用作抗菌剂、紫外线屏蔽剂、光催化剂、传感器、增强剂、导电材料、节能材料、压电材料等。研究表明纳米材料的性能很大程度上取决于其形貌和尺寸，所以控制合成不同形貌的氧化锌纳米材料可以改变或提高其性能。控制合成不同形貌的的氧化锌纳米机构成为了当今许多科研工作者的研究热点和重点。近年来，不同形貌的氧化锌纳米结构相继被发现，例如:花状、片状、空心球、纳米线、纳米环、纳米管等。制备方法很多。按照材料制备过程的物态来分，主要可分为液相法和气相法。然而，多孔绒球状氧化锌材料却很少报道。多孔材料由于具有低密度、高比表面等特点，在储能储氢、催化剂载体、污水污染物吸附、微反应器等方面有着广泛的应用前景。
【发明内容】
[0003]为制备新型高性能的氧化锌材料，本发明的目的是提供一种以锌盐、丙烯酸、糖类为原料，蒸馏水为溶剂，制备多孔绒球状氧化锌的方法。
[0004]本发明的目的是这样实现的，以硫酸锌、乙酸锌或者硝酸锌为锌源，丙烯酸跟糖类为结构导向剂，在聚四氟乙烯高压反应釜中进行水热反应，得到氧化锌绒球的前驱体，然后经过热处理得到多孔绒球状氧化锌。
[0005]本发明制备多孔绒球状氧化锌的具体步骤如下:
[0006](I)以蒸馏水为溶剂配制浓度为0.lmol/L的锌盐溶液A，配制浓度为2mol/L的糖类溶液B，配制浓度为0.6mol/L的丙烯酸溶液C ；
[0007](2)将溶液A，溶液B和溶液C按1:1:1的体积比例混合，得到的混合溶液D在室温下搅拌一定时间；
[0008](3)将以上得到的澄清混合溶液D倒入50mL聚四氟乙烯高压反应釜中在160?180°C下水热反应6?12小时；
[0009](4)待高压反应釜自然冷却至室温，将得到的沉淀取出，然后用蒸馏水和无水乙醇交替离心洗涤，然后在60°C的烘箱中干燥；
[0010](5)最后将干燥后的氧化锌前驱体在500°C下热处理5小时得到要制备的多孔绒球状氧化锌。
[0011]进一步的，所述的锌盐为硫酸锌、乙酸锌或者硝酸锌的一种，糖类为葡萄糖或者蔗糖，水热反应温度为160°C、17(TC或者180°C。
[0012]本发明利用锌盐、糖类、丙烯酸为原料没有使用表面活性剂，同时以蒸馏水为溶剂避免了使用有机溶剂，降低了成本，克服了众多有机物污染环境的缺点。本发明还具有设备简单，操作方便等特点，有利于实现大规模的工业生产。更重要的是本发明得到了新型的多孔绒球状氧化锌具有巨大的比表面积，有很大的潜在应用价值。
【附图说明】
[0013]图1是实例I所制备多孔绒球状氧化锌的扫描电镜(SEM)照片。
[0014]图2是实例I所制备多孔绒球状氧化锌的X射线衍射图谱。
【具体实施方式】
[0015]以下通过具体实施例用于进一步说明本发明描述的方法，但是并不意味着本发明局限于这些实施例。
[0016]实施例1:
[0017]一种多孔绒球状氧化锌的制备方法，包括如下步骤:
[0018](I)以蒸馏水为溶剂配制浓度为0.lmol/L的硝酸锌溶液A，配制浓度为2mol/L的葡萄糖溶液B，配制浓度为0.6mol/L的丙烯酸溶液C ；
[0019](2)将溶液A，溶液B和溶液C按1:1:1的体积比例混合，得到的混合溶液D在室温下搅拌一定时间；
[0020](3)将以上得到的澄清混合溶液D倒入50mL聚四氟乙烯高压反应釜中在180°C下水热反应6?12小时；
[0021](4)待高压反应釜自然冷却至室温，将得到的沉淀取出，然后用蒸馏水和无水乙醇交替离心洗涤，然后在60°C的烘箱中干燥；
[0022](5)最后将干燥后的氧化锌前驱体在500°C下热处理5小时得到要制备的多孔绒球状氧化锌。
[0023]制备所得到氧化锌微球由扫描电子显微镜表征，如图1 (a)是所得氧化锌的全景SEM谱图，由图可以看出，球形的氧化锌直径为I?2μπι。如图1(b)是球形氧化锌微球的放大SEM谱图，从图中可以看出，氧化锌微球有多孔结构，表面粗糙，有很多小颗粒，具有很大的比表面积。制备所得到的多孔绒球状氧化锌由X射线衍射分析，得到其结构属于六方相氧化锌结构(图2)。
[0024]实施例2:
[0025]一种多孔绒球状氧化锌的制备方法，包括如下步骤:
[0026](I)以蒸馏水为溶剂配制浓度为0.lmol/L的乙酸锌溶液A，配制浓度为2mol/L的葡萄糖溶液B，配制浓度为0.6mol/L的丙烯酸溶液C ；
[0027](2)将溶液A，溶液B和溶液C按1:1:1的体积比例混合，得到的混合溶液D在室温下搅拌一定时间；
[0028](3)将以上得到的澄清混合溶液D倒入50mL聚四氟乙烯高压反应釜中在180°C下水热反应6?12小时；
[0029](4)待高压反应釜自然冷却至室温，将得到的沉淀取出，然后用蒸馏水和无水乙醇交替离心洗涤，然后在60°C的烘箱中干燥；
[0030](5)最后将干燥后的氧化锌前驱体在500°C下热处理5小时得到要制备的多孔绒球状氧化锌。制得绒球状的氧化锌直径为I?3μηι。
[0031]实施例3:
[0032]一种多孔绒球状氧化锌的制备方法，包括如下步骤:
[0033](I)以蒸馏水为溶剂配制浓度为0.lmol/L的硫酸锌溶液A，配制浓度为2mol/L的葡萄糖溶液B，配制浓度为0.6mol/L的丙烯酸溶液C ；
[0034](2)将溶液A，溶液B和溶液C按1:1:1的体积比例混合，得到的混合溶液D在室温下搅拌一定时间；
[0035](3)将以上得到的澄清混合溶液D倒入50mL聚四氟乙烯高压反应釜中在180°C下水热反应6?12小时；
[0036](4)待高压反应釜自然冷却至室温，将得到的沉淀取出，然后用蒸馏水和无水乙醇交替离心洗涤，然后在60°C的烘箱中干燥；
[0037](5)最后将干燥后的氧化锌前驱体在500°C下热处理5小时得到要制备的多孔绒球状氧化锌。制得绒球状的氧化锌直径为2?3 μ m。
[0038]实施例4:
[0039]一种多孔绒球状氧化锌的制备方法，包括如下步骤:
[0040](I)以蒸馏水为溶剂配制浓度为0.lmol/L的硝酸锌溶液A，配制浓度为2mol/L的蔗糖溶液B，配制浓度为0.6mol/L的丙烯酸溶液C ；
[0041 ] (2)将溶液A，溶液B和溶液C按1:1:1的体积比例混合，得到的混合溶液D在室温下搅拌一定时间；
[0042](3)将以上得到的澄清混合溶液D倒入50mL聚四氟乙烯高压反应釜中在180°C下水热反应6?12小时；
[0043](4)待高压反应釜自然冷却至室温，将得到的沉淀取出，然后用蒸馏水和无水乙醇交替离心洗涤，然后在60°C的烘箱中干燥；
[0044](5)最后将干燥后的氧化锌前驱体在500°C下热处理5小时得到要制备的多孔绒球状氧化锌。制得绒球状的氧化锌直径为2?4 μ m。
[0045]实施例5:
[0046]一种多孔绒球状氧化锌的制备方法，包括如下步骤:
[0047](I)以蒸馏水为溶剂配制浓度为0.lmol/L的硝酸锌溶液A，配制浓度为2mol/L的葡萄糖溶液B，配制浓度为0.6mol/L的丙烯酸溶液C ；
[0048](2)将溶液A，溶液B和溶液C按1:1:1的体积比例混合，得到的混合溶液D在室温下搅拌一定时间；
[0049](3)将以上得到的澄清混合溶液D倒入50mL聚四氟乙烯高压反应釜中在170°C下水热反应6?12小时；
[0050](4)待高压反应釜自然冷却至室温，将得到的沉淀取出，然后用蒸馏水和无水乙醇交替离心洗涤，然后在60°C的烘箱中干燥；
[0051](5)最后将干燥后的氧化锌前驱体在500°C下热处理5小时得到要制备的多孔绒球状氧化锌。制得绒球状的氧化锌直径为I?4μηι。
[0052]实施例6:
[0053]一种多孔绒球状氧化锌的制备方法，包括如下步骤:
[0054](I)以蒸馏水为溶剂配制浓度为0.lmol/L的硝酸锌溶液A，配制浓度为2mol/L的葡萄糖溶液B，配制浓度为0.6mol/L的丙烯酸溶液C ；
[0055](2)将溶液A，溶液B和溶液C按1:1:1的体积比例混合，得到的混合溶液D在室温下搅拌一定时间；
[0056](3)将以上得到的澄清混合溶液D倒入50mL聚四氟乙烯高压反应釜中在160°C下水热反应6?12小时；
[0057](4)待高压反应釜自然冷却至室温，将得到的沉淀取出，然后用蒸馏水和无水乙醇交替离心洗涤，然后在60°C的烘箱中干燥；
[0058](5)最后将干燥后的氧化锌前驱体在500°C下热处理5小时得到要制备的多孔绒球状氧化锌。制得绒球状的氧化锌直径为3?4 μ m。
【主权项】
1.一种由纳米片组装的三维层状多孔氧化锌微球的制备方法，其包括如下步骤: (1)以蒸馏水为溶剂配制浓度为0.lmol/L的锌盐溶液A，配制浓度为2mol/L的糖类溶液B，配制浓度为0.6mol/L的丙烯酸溶液C ； (2)将溶液A，溶液B和溶液C按1:1:1的体积比例混合，得到的混合溶液D在室温下搅拌一定时间； (3)将以上得到的澄清混合溶液D倒入50mL聚四氟乙烯高压反应釜中在160?180°C下水热反应6?12小时； (4)待高压反应釜自然冷却至室温，将得到的沉淀取出，然后用蒸馏水和无水乙醇交替离心洗涤，然后在60°C的烘箱中干燥； (5)最后将干燥后的氧化锌前驱体在500°C下热处理5小时得到要制备的多孔绒球状氧化锌。2.根据权利要求1所述的制备多孔绒球状氧化锌的方法，其特征在于所用的锌盐为硫酸锌、乙酸锌或者硝酸锌。3.根据权利要求1所述的制备多孔绒球状氧化锌的方法，其特征在于所用的糖类为葡萄糖或者蔗糖。4.根据权利要求1所述的制备多孔绒球状氧化锌的方法，其特征在于所制备的氧化锌为多孔绒球状的氧化锌，直径为I?5 μ m。
【文档编号】B82Y40/00GK105883899SQ201410457837
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2014年9月9日
【发明人】王立敏, 孙洪明, 王澳轩, 储德清, 马忠超
【申请人】天津工业大学