專利名稱：一種制備氧化鋅和銀納米復(fù)合物的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種有機(jī)物一多乙烯多胺，該物質(zhì)在ZnO和Ag納米復(fù)合物的制備中同時擔(dān)任堿與模板的作用，能夠有效的形成ZnO/Ag納米復(fù)合物，且增加表面Ag納米顆粒數(shù)量。
背景技術(shù)：
纖鋅礦結(jié)構(gòu)的ZnO是一種具有壓電和光電特性的寬帶隙半導(dǎo)體材料，室溫下帶隙寬度為3.37eV，激子束縛能高達(dá)60meV。納米ZnO是一種多功能性的新型無機(jī)材料。由于晶粒的細(xì)化，其表面電子結(jié)構(gòu)和晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，納米ZnO產(chǎn)生了宏觀物體所不具有的表面效應(yīng)、體積效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)和宏觀隧道效應(yīng)以及高透明度、高分散性等特點(diǎn)，因而納米尺度的氧化鋅在物理性質(zhì)上明顯優(yōu)于普通的氧化鋅材料，可望用于構(gòu)建微/納米量級的紫外激光器、紫外發(fā)光二極管、高靈敏度的生物/化學(xué)傳感器等。除此之外，納米氧化鋅在磁、化學(xué)、物理學(xué)、敏感性等方面具有一般氧化鋅產(chǎn)品無法比擬的特殊性能和新用途，在橡膠、涂料、油墨、顏填料、催化劑、高檔化妝品以及醫(yī)藥等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價(jià)值，具有普通ZnO所無法比擬的特性和用途，展示出廣闊的應(yīng)用前景。納米ZnO的復(fù)合材料是ZnO中摻雜其它與之不同性質(zhì)的物質(zhì)，如石墨、Pt、Au、Fe3O4, CdS, TiO2, SnO2等，通過物理或化學(xué)的方法，在宏觀上組成具有新性能的材料。納米ZnO的復(fù)合材料擁有納米ZnO的基本性質(zhì)，而在此基礎(chǔ)上，各種材料在性能上互相取長補(bǔ)短,產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng),使其復(fù)合材料的綜合性能優(yōu)于原組成材料而滿足各種不同的要求。ZnO/Ag納米復(fù)合物是指納米ZnO表面吸附一定數(shù)量的銀納米顆粒。該復(fù)合物體系相比于純納米ZnO具有更加優(yōu)越的性能，如光催化氧化活性更高、材料的擊穿場強(qiáng)更強(qiáng)、抗菌性能更好，因而在環(huán)境保護(hù) 、橡膠、塑料以及陶瓷、壓敏電阻器、發(fā)光二極管方面有著極大的應(yīng)用。文獻(xiàn)報(bào)道了多種方法來制備具有不同形貌的納米ZnOjn:水熱合成法、聲化學(xué)法、溶膠凝膠、化學(xué)氣相沉積(CVD)等。合成的納米ZnO具有不同的形貌，如納米線、納米棒、納米帶、納米管、納米片、納米梳、四足狀等。在眾多制備方法中，水熱合成法以其設(shè)備簡單、反應(yīng)條件溫和、控性強(qiáng)、產(chǎn)物形貌均勻等諸多優(yōu)點(diǎn)受到研究者的青睞。在反應(yīng)過程中，由于粉體的形成經(jīng)歷了溶解、結(jié)晶過程，相對于其他制備方法，水熱法制備的晶體具有晶粒發(fā)育完整、粒度小、分布均勻、顆粒團(tuán)聚較輕優(yōu)點(diǎn)。在納米ZnO的制備過程中，需要加堿催化，因此堿的種類是影響ZnO形貌的重要因素。常用的無機(jī)堿有NaOH與氨水；有機(jī)堿如六亞甲基四胺、三乙醇胺、多乙烯多胺等。NaOH是一種強(qiáng)堿，極易溶于水。強(qiáng)堿與鋅離子的反應(yīng)，最初的產(chǎn)物為氫氧化鋅。但
由于氫氧化鋅是兩性物質(zhì)，能夠溶于強(qiáng)堿，與羥基絡(luò)合生成Zn(C)H片。如果NaOH的濃度過大，鋅的羥基配合物沒有達(dá)到過飽和，不會發(fā)生成核與生長。而NaOH的濃度過小，氧化鋅與鋅的羥基鹽就會沉淀出來。而NH3 -H2O在水中發(fā)生電離，電離產(chǎn)生0H_與NHt，NH^有很強(qiáng)的配體性質(zhì)，它在鋅鹽溶液中會發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)。當(dāng)采用醋酸鋅與氨水為生長前驅(qū)體時，由于存在電離平衡，氨水顯示出緩沖作用，有利于保持溶液的穩(wěn)定性。在納米ZnO的制備過程中，還需要加入其他高分子模板以防止團(tuán)聚，有機(jī)堿六亞甲基四胺在加熱條件下會分解為氨氣與甲醒，與Zn2+生成[Zn(NH3)4]2+[J.Phys.Chem.C2012116:4517-4525]，其作用歷程與氨水相似。三乙醇胺也用于納米ZnO的合成[J.Phys.Chem.B2006110:19147-19153]，但文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo)的實(shí)驗(yàn)方法并非水熱法。在水熱過程中，模板劑溴化十六烷基三甲銨使得ZnO/Ag從花狀到棒狀的變化[JNanopartRes200911:1159 - 1166],聚乙二醇做模板促使長度均勻ZnO/Ag納米棒的生長[SensorsandActuatorsB2010143:635 - 640],海藻酸鈉能夠促使ZnO/Ag中空微球的生成[J.Phys.Chem.C2008112:16792 - 16800]等。上述方法制備ZnO/Ag復(fù)合物時，都存在一個缺點(diǎn)，即ZnO表面的Ag納米顆粒數(shù)量很少，這對于其許多應(yīng)用是不利的。以下，詳細(xì)介紹本發(fā)明采用多乙烯多胺既作為堿又作為模板在ZnO/Ag納米復(fù)合物制備中的優(yōu)勢。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題:本發(fā)明要解決的問題是完善現(xiàn)有背景技術(shù)的不足，以多乙烯多胺既作為堿的來源又作為模板，采用水熱法合成方法，獲得Ag/ZnO納米復(fù)合物。該法能有效形成Ag/ΖηΟ納米復(fù)合物并能促使Ag納米顆粒在ZnO表面的生長,使得ZnO表面的Ag納米顆粒
數(shù)量較多。技術(shù)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聯(lián)合產(chǎn)物，呈強(qiáng)堿性。多乙烯多胺鏈上含有大量的氨基，這些位于主鏈上的基團(tuán)相隔比較遠(yuǎn)，相互之間不能形成氫鍵，致使水分子滑入該分子之間，形成氫鍵。因此，在反應(yīng)體系中，溶劑被分子鏈分成無數(shù)的渠道。多乙烯多胺分子不但作為限制ZnO棒生長的柔軟模板與組裝劑，而且還作為堿的來源。多乙烯多胺具備了上述兩種功能，因而我們能夠制備出團(tuán)聚較輕的ZnO/Ag納米復(fù)合物,而且ZnO表面的Ag納米顆粒數(shù)量較多。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:該方法通過將多乙烯多胺溶于水中，加入二水合醋酸鋅與硝酸銀，在充分?jǐn)嚢韬?，將其轉(zhuǎn)入水熱釜中，100-160°C下，反應(yīng)8-6h ；其中，二水合醋酸鋅與多乙烯多胺的質(zhì)量比為1: 1.4至1.5:1 ;二水合醋酸鋅與硝酸銀的質(zhì)量比為14:1。所述的多乙烯多胺的結(jié)構(gòu)通式如下:H2N- (CH2CH2NH)n-H n≥ 4多乙烯多胺在ZnO和Ag納米復(fù)合物制備中既作為堿又作為模板。有益效果:本發(fā)明采用多乙烯多胺既作為堿的來源又作為模板，通過水熱法制備獲得Ag/ZnO納米復(fù)合物分散性較好，ZnO表面生長了大量的Ag納米顆粒。
具體實(shí)施例方式下面對本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明，本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。
該方法通過將多乙烯多胺溶于水中，加入二水合醋酸鋅與硝酸銀，在充分?jǐn)嚢韬螅瑢⑵滢D(zhuǎn)入水熱釜中，100-160°C下，反應(yīng)8-6h ；其中，二水合醋酸鋅與多乙烯多胺的質(zhì)量比為1: 1.4至1.5:1 ;二水合醋酸鋅與硝酸銀的質(zhì)量比為14:1。所用的多乙烯多胺結(jié)構(gòu)通式如下:H2N- (CH2CH2NH)n-H η 彡 4實(shí)施例1I)稱取1.4187g的多乙烯多胺加入30mL去離子水中，攪拌溶解；2)稱取2.0869g的ZnAc2.2H20加入溶液I)中，加入IOmL的無水乙醇；3)稱取0.1451g的AgNO3溶于溶液2)中，繼續(xù)攪拌Ih ；4)將溶液3)轉(zhuǎn)移至反應(yīng)釜中，120°C，反應(yīng)6h，反應(yīng)結(jié)束后自然冷卻；5)離心洗漆(8000r/min,5min),水洗3次,醇洗3次，自然干燥；實(shí)施例2-3:按實(shí)施例1的方法，反應(yīng)條件如下表:實(shí)施例的條件分布
權(quán)利要求
1.種制備氧化鋅和銀納米復(fù)合物的方法，其特征在于該方法通過將多乙烯多胺溶于水中，加入二水合醋酸鋅與硝酸銀，在充分?jǐn)嚢韬?，將其轉(zhuǎn)入水熱釜中，100-160°C下，反應(yīng)8-6h ； 其中，二水合醋酸鋅與多乙烯多胺的質(zhì)量比為1:1.4至1.5:1 ; 二水合醋酸鋅與硝酸銀的質(zhì)量比為14:1。
2.權(quán)利要求1所述的制備氧化鋅和銀納米復(fù)合物的方法，其特征在于所述的多乙烯多胺的結(jié)構(gòu)通式如下: H2N- (CH2CH2NH)n-H η≥4 多乙烯多胺在ZnO和Ag納米復(fù)合物制備中既作為堿又作為模板。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種制備氧化鋅和銀納米復(fù)合物的方法，該方法是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的將多乙烯多胺溶于水中，加入二水合醋酸鋅與硝酸銀(質(zhì)量比141)，在充分?jǐn)嚢韬?，將其轉(zhuǎn)入水熱釜中，分別在100至160℃下，反應(yīng)6至8h。本發(fā)明中，多乙烯多胺既作為堿又作為模板，能有效地導(dǎo)致ZnO/Ag納米復(fù)合物形成，且增加ZnO納米棒表面的Ag納米顆粒。
文檔編號B22F9/24GK103084583SQ20131001699
公開日2013年5月8日 申請日期2013年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月17日
發(fā)明者王明亮, 王艷, 徐春祥, 董寶利 申請人:東南大學(xué)