專利名稱：一種片狀納米氧化鋅粉體的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬氧化物制備技術(shù)領(lǐng)域，還涉及納米半導(dǎo)體材料技術(shù)，特別是一種
片狀納米氧化鋅粉體的制備方法。
背景技術(shù)：
納米氧化鋅可以作為一種新型高功能高附加值的具有寬能帶(Eg = 3. 2 eV)n型 的半導(dǎo)體材料。納米氧化鋅由于晶粒的細(xì)微化和形貌的控制而導(dǎo)致其表面電子結(jié)構(gòu)和晶體 結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，產(chǎn)生了宏觀物體所不具有的表面效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)、體積效應(yīng)、宏觀隧道 效應(yīng)等特點。研究發(fā)現(xiàn)，納米氧化鋅具備常規(guī)塊體材料所不具備的光、電、磁、熱、敏感等性 能，產(chǎn)品活性高，具有抗紅外、紫外和殺菌的功能，已被廣泛應(yīng)用于壓敏電阻、壓電材料、化 妝品、氣體傳感器、變阻器、吸濕離子傳導(dǎo)溫度計、磁性材料、紫外線屏蔽材料、圖像記錄材 料、高效催化劑和光催化劑等。在眾多應(yīng)用中，氧化鋅氣敏半導(dǎo)體元件是一種新型且具有廣 泛市場的氣敏半導(dǎo)體元件，其電阻值隨著所在環(huán)境可燃?xì)怏w濃度的變化而變化，具有對多 種氣體敏感且靈敏度高、性能穩(wěn)定、環(huán)境適應(yīng)性強等諸多優(yōu)點。而基于這一特性的電子設(shè)備 的物化性能與其粉體的晶體結(jié)構(gòu)、形貌和粒徑密切相關(guān)。因此，有效控制所合成氧化鋅粉體 的形貌和粒徑具有十分重要的科學(xué)研究和應(yīng)用價值。由于納米氧化鋅一系列的優(yōu)異的特性 和廣泛的應(yīng)用前景，研發(fā)可控制粒徑和形貌的納米氧化鋅的制備技術(shù)已成為當(dāng)今眾多研究 人員的焦點。 目前，制備氧化鋅納米粉體的方法和專利很多，常用方法有液相沉淀法、微乳液 法、化學(xué)氣相沉積法、溶膠凝膠法和水熱合成法等。其中水熱合成法與其它合成技術(shù)相比 較，該方法所合成的粉體結(jié)晶度高，晶態(tài)完整，粉體粒徑分布范圍窄且形貌易于控制。對于 工業(yè)生產(chǎn)而言，與其它合成方法相較，水熱合成法工藝相對簡單，合成條件易于控制，具有 較高的生產(chǎn)效率和較低的生產(chǎn)成本，合成的粉體具有單個分散的特點，且粒度分布均勻，通 過控制合成條件并無需進行焙燒即可獲得高純度的納米氧化鋅粉體。 中國專利CN1562762， CN1686819A分別公開了一種利用水熱法制備納米氧化鋅粉 體的方法。該方發(fā)采用醋酸鋅和硝酸鋅為鋅源，以氫氧化鋰為沉淀劑，成功制備了單分散的 納米氧化鋅粉體，但都使用了無水乙醇或甲醇，聚六烯吡咯烷酮等有毒有害且成本較高的 有機溶劑，增加了工業(yè)化生產(chǎn)成本以及對環(huán)境的污染。此外合成的粉體形貌也不能有效控 制。中國專利CN1396117，CN1415545公開了利用沉淀法制備納米氧化鋅。該類方法是在可 溶性鋅鹽溶液中加入碳酸鹽，碳酸氫銨，氨水等沉淀劑，生成碳酸鋅粉體，在經(jīng)過高溫煅燒 而得到粒徑在10-40納米的粉體。該類方法制備的氧化鋅粉體的工藝過程較多，反應(yīng)條件 不易控制，使用的有機化學(xué)試劑很多，而且合成粉體易團聚，分散性差，形貌難以控制，不能 滿足各種應(yīng)用的要求，限制了其應(yīng)用領(lǐng)域。 —種尺寸可控的納米氧化鋅顆粒的制備方法被中國專利CN1626446所公布。該方 法將聚合物螯合劑與乙醇混合后，然后將氯化鋅溶液加入該混合溶液中并攪拌混合均勻， 再滴加堿溶液，在50到110度攪拌反應(yīng)0. 5-5小時。最后通過干燥得到氧化鋅粉體。該方
3法不僅工藝復(fù)雜，而且成本較高，所得分體易團聚。此外，中國專利CN155040A公布了一種 均勻尺寸的納米氧化鋅分體的制備方法。該方法為了解決行核時間不同與生長速度的影響 而導(dǎo)致的顆粒尺寸不均問題，大量加入了溴甲苯，溴苯酚等有機溶劑。這些溶劑毒性大，成 本較高，對生產(chǎn)和環(huán)境都不利。 聚乙二醇，PEG，英文名-polyethylene glycol 化學(xué)結(jié)構(gòu)H0(CH2CH20)nH，由環(huán)氧乙烷聚合而成，是一種非離子表面活性劑。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)之不足，提供一種片狀納米氧化鋅粉體的制備方 法。本發(fā)明的目的按照下述方案實現(xiàn) —種片狀納米氧化鋅粉體的制備方法，采用以下制備步驟
1)配制水溶性鋅鹽溶液； 2)在室溫和攪拌下，滴加氨水或銨鹽至溶液的pH = 11，再加入溶質(zhì)重量 0. 1% -0. 6%的PEG，最后將配制的溶液轉(zhuǎn)入反應(yīng)釜內(nèi)。 3)反應(yīng)釜內(nèi)物料在密閉條件下進行水熱處理，處理溫度為160-240攝氏度，時間 為3-24小時。 4)產(chǎn)物用去離子水清洗后烘干，即可得到白色片狀納米二氧化鋅粉體； 上述配制水溶性鋅鹽溶液的可溶性鋅鹽為氯化鋅、硝酸鋅或硫酸鋅，銨鹽為碳酸
銨或碳酸氫銨，配制溶液的摩爾濃度為0. 1-1. OmolL—、 本發(fā)明的特點 1)納米氧化鋅粉體的形貌為片狀，粒度變化在10-200納米。 2)不使用有毒有害的機溶劑，避免了污染環(huán)境和有機化學(xué)試劑對人體的危害，屬
于綠色環(huán)保制備技術(shù)。 3)制備工藝周期短。 4)原材料成本低廉且容易獲得。 5)合成粉體無需焙燒處理，無需研磨，直接可獲得單個分散的納米氧化鋅粉體，對 于工業(yè)生產(chǎn)簡化了生產(chǎn)工藝，減少了設(shè)備投入，降低了生產(chǎn)成本，非常適合大規(guī)模生產(chǎn)。


圖1為實施例13中所制備氧化鋅粉體的XRD圖；
圖2為實施例13中所制備氧化鋅粉體的SEM圖。
具體實施例方式
實施例1 將一定量的氯化鋅并溶于一定體積的去離子水中，配制成摩爾濃度為0. lmol/L 的溶液，并加入O. 2wt^溶質(zhì)重量的PEG 8000。用自動滴定儀滴加25%的氨水溶液至pH = 11，將溶液轉(zhuǎn)入100 mL的太弗龍內(nèi)襯的不銹鋼反應(yīng)釜中，使反應(yīng)釜的填充度為70% ，在200 攝氏度條件下水熱處理24小時。產(chǎn)物經(jīng)去離子水洗滌約5次左右，以便除去酸根離子和雜 質(zhì)離子，在100攝氏度下烘干約12小時，即可得到單個分散的白色片狀二氧化鋅粉體。粒
4徑在80納米左右。
實施例2 將一定量的氯化鋅并溶于一定體積的去離子水中，配制成摩爾濃度為0. 5mol/L 的溶液，并加入O. 2 wt^溶質(zhì)重量的PEG 8000。用自動滴定儀滴加25%的氨水溶液至pH =ll，將溶液轉(zhuǎn)入100 mL的太弗龍內(nèi)襯的不銹鋼反應(yīng)釜中，使反應(yīng)釜的填充度為70%，在 200攝氏度條件下水熱處理24小時。產(chǎn)物經(jīng)去離子水洗滌約5次左右，以便除去酸根離子 和雜質(zhì)離子，在100攝氏度下烘干約12小時，即可得到單個分散的白色片狀二氧化鋅粉體。 粒徑在60-70納米。
實施例3 將一定量的氯化鋅并溶于一定體積的去離子水中，配制成摩爾濃度為1.0mol/L 的溶液，并加入O. 2 wt^溶質(zhì)重量的PEG 8000。用自動滴定儀滴加25%的氨水溶液至pH =ll，將溶液轉(zhuǎn)入100 mL的太弗龍內(nèi)襯的不銹鋼反應(yīng)釜中，使反應(yīng)釜的填充度為70%，在 200攝氏度條件下水熱處理24小時。產(chǎn)物經(jīng)去離子水洗滌約5次左右，以便除去酸根離子 和雜質(zhì)離子，在l OO攝氏度下烘干約12小時，即可得到單個分散的白色片狀二氧化鋅粉 體。粒徑在40納米左右。
實施例4 將一定量的硝酸鋅并溶于一定體積的去離子水中，配制成摩爾濃度為0. lmol/L 的溶液，并加入O. 2 wt^溶質(zhì)重量的PEG 8000。用自動滴定儀滴加25%的氨水溶液至pH =ll，將溶液轉(zhuǎn)入100 mL的太弗龍內(nèi)襯的不銹鋼反應(yīng)釜中，使反應(yīng)釜的填充度為70%，在 200攝氏度條件下水熱處理24小時。產(chǎn)物經(jīng)去離子水洗滌約5次左右，以便除去酸根離子 和雜質(zhì)離子，在100攝氏度下烘干約12小時，即可得到單個分散的白色片狀二氧化鋅粉體。 粒徑在60納米左右。
實施例5 將一定量的硫酸鋅并溶于一定體積的去離子水中，配制成摩爾濃度為0. lmol/L 的溶液，并加入O. 2 wt^溶質(zhì)重量的PEG 8000。用自動滴定儀滴加25%的氨水溶液至pH =ll，將溶液轉(zhuǎn)入100 mL的太弗龍內(nèi)襯的不銹鋼反應(yīng)釜中，使反應(yīng)釜的填充度為70%，在 200攝氏度條件下水熱處理24小時。產(chǎn)物經(jīng)去離子水洗滌約5次左右，以便除去酸根離子 和雜質(zhì)離子，在100攝氏度下烘干約12小時，即可得到單個分散的白色片狀二氧化鋅粉體。 粒徑在30-50納米。
實施例6 將一定量的氯化鋅并溶于一定體積的去離子水中，配制成摩爾濃度為0. lmol/L 的溶液，并加入O. 2 wt^溶質(zhì)重量的PEG 3400。用自動滴定儀滴加25%的氨水溶液至pH =ll，將溶液轉(zhuǎn)入100 mL的太弗龍內(nèi)襯的不銹鋼反應(yīng)釜中，使反應(yīng)釜的填充度為70%，在 200攝氏度條件下水熱處理24小時。產(chǎn)物經(jīng)去離子水洗滌約5次左右，以便除去酸根離子 和雜質(zhì)離子，在100攝氏度下烘干約12小時，即可得到單個分散的白色片狀二氧化鋅粉體。 粒徑在120-140納米。
實施例7 將一定量的氯化鋅并溶于一定體積的去離子水中，配制成摩爾濃度為0. lmol/L 的溶液，并加入0. 2 wt^溶質(zhì)重量的PEG 10000。用自動滴定儀滴加25%的氨水溶液至pH=ll，將溶液轉(zhuǎn)入100 mL的太弗龍內(nèi)襯的不銹鋼反應(yīng)釜中，使反應(yīng)釜的填充度為70%，在 200攝氏度條件下水熱處理24小時。產(chǎn)物經(jīng)去離子水洗滌約5次左右，以便除去酸根離子 和雜質(zhì)離子，在100攝氏度下烘干約12小時，即可得到單個分散的白色片狀二氧化鋅粉體。 粒徑在20納米左右。
實施例8 將一定量的氯化鋅并溶于一定體積的去離子水中，配制成摩爾濃度為0. lmol/L 的溶液，并加入O. 1 wt^溶質(zhì)重量的PEG 8000。用自動滴定儀滴加25X的氨水溶液至pH =ll，將溶液轉(zhuǎn)入100 mL的太弗龍內(nèi)襯的不銹鋼反應(yīng)釜中，使反應(yīng)釜的填充度為70%，在 200攝氏度條件下水熱處理24小時。產(chǎn)物經(jīng)去離子水洗滌約5次左右，以便除去酸根離子 和雜質(zhì)離子，在100攝氏度下烘干約12小時，即可得到單個分散的白色片狀二氧化鋅粉體。 粒徑在100納米左右。
實施例9 將一定量的氯化鋅并溶于一定體積的去離子水中，配制成摩爾濃度為0. lmol/L 的溶液，并加入0.4 wt^溶質(zhì)重量的PEG 8000。用自動滴定儀滴加25%的氨水溶液至pH =ll，將溶液轉(zhuǎn)入100 mL的太弗龍內(nèi)襯的不銹鋼反應(yīng)釜中，使反應(yīng)釜的填充度為70%，在 200攝氏度條件下水熱處理24小時。產(chǎn)物經(jīng)去離子水洗滌約5次左右，以便除去酸根離子 和雜質(zhì)離子，在100攝氏度下烘干約12小時，即可得到單個分散的白色片狀二氧化鋅粉體。 粒徑在50納米左右。
實施例10 將一定量的氯化鋅并溶于一定體積的去離子水中，配制成摩爾濃度為0. lmol/L 的溶液，并加入0.6 wt^溶質(zhì)重量的PEG 8000。用自動滴定儀滴加25%的氨水溶液至pH =ll，將溶液轉(zhuǎn)入lOOmL的太弗龍內(nèi)襯的不銹鋼反應(yīng)釜中，使反應(yīng)釜的填充度為70%，在 200攝氏度條件下水熱處理24小時。產(chǎn)物經(jīng)去離子水洗滌約5次左右，以便除去酸根離子 和雜質(zhì)離子，在100攝氏度下烘干約12小時，即可得到單個分散的白色片狀二氧化鋅粉體。 粒徑在40-50納米左右。
實施例11 將一定量的氯化鋅并溶于一定體積的去離子水中，配制成摩爾濃度為0. lmol/L 的溶液，并加入O. 2 wt^溶質(zhì)重量的PEG 8000。用自動滴定儀滴加25%的氨水溶液至pH =ll，將溶液轉(zhuǎn)入100 mL的太弗龍內(nèi)襯的不銹鋼反應(yīng)釜中，使反應(yīng)釜的填充度為70%，在 160攝氏度條件下水熱處理3小時。產(chǎn)物經(jīng)去離子水洗滌約5次左右，以便除去酸根離子 和雜質(zhì)離子，在100攝氏度下烘干約12小時，即可得到單個分散的白色片狀二氧化鋅粉體。 粒徑在10-20納米。
實施例12 將一定量的氯化鋅并溶于一定體積的去離子水中，配制成摩爾濃度為0. lmol/L 的溶液，并加入O. 2 wt^溶質(zhì)重量的PEG 8000。用自動滴定儀滴加25X的氨水溶液至pH二 ll，將溶液轉(zhuǎn)入100mL的太弗龍內(nèi)襯的不銹鋼反應(yīng)釜中，使反應(yīng)釜的填充度為70%，在200 攝氏度條件下水熱處理6小時。產(chǎn)物經(jīng)去離子水洗滌約5次左右，以便除去酸根離子和雜 質(zhì)離子，在100攝氏度下烘干約12小時，即可得到單個分散的白色片狀二氧化鋅粉體。粒 徑在30-50納米。
實施例13 將一定量的氯化鋅并溶于一定體積的去離子水中，配制成摩爾濃度為0. lmol/L 的溶液，并加入O. 2 wt^溶質(zhì)重量的PEG 8000。用自動滴定儀滴加25%的氨水溶液至pH =ll，將溶液轉(zhuǎn)入100 mL的太弗龍內(nèi)襯的不銹鋼反應(yīng)釜中，使反應(yīng)釜的填充度為70%，在 240攝氏度條件下水熱處理24小時。產(chǎn)物經(jīng)去離子水洗滌約5次左右，以便除去酸根離子 和雜質(zhì)離子，在100攝氏度下烘干約12小時，即可得到單個分散的白色片狀二氧化鋅粉體。 粒徑在180-200納米。
實施例14 將一定量的氯化鋅并溶于一定體積的去離子水中，配制成摩爾濃度為1.0mol/L 的溶液，并加入O. 2 wt^溶質(zhì)重量的PEG 8000。用自動滴定儀滴加25%的碳酸銨溶液至 pH = ll，將溶液轉(zhuǎn)入100 mL的太弗龍內(nèi)襯的不銹鋼反應(yīng)釜中，使反應(yīng)釜的填充度為70%， 在200攝氏度條件下水熱處理24小時。產(chǎn)物經(jīng)去離子水洗滌約5次左右，以便除去酸根離 子和雜質(zhì)離子，在100攝氏度下烘干約12小時，即可得到單個分散的白色片狀二氧化鋅粉 體。粒徑在70-80納米。
實施例15 將一定量的氯化鋅并溶于一定體積的去離子水中，配制成摩爾濃度為1.0mol/L 的溶液，并加入O. 2 wt^溶質(zhì)重量的PEG 8000。用自動滴定儀滴加25%的碳酸氫銨溶液至 pH = ll，將溶液轉(zhuǎn)入100 mL的太弗龍內(nèi)襯的不銹鋼反應(yīng)釜中，使反應(yīng)釜的填充度為70%， 在200攝氏度條件下水熱處理24小時。產(chǎn)物經(jīng)去離子水洗滌約5次左右，以便除去酸根離 子和雜質(zhì)離子，在100攝氏度下烘干約12小時，即可得到單個分散的白色片狀二氧化鋅粉 體。粒徑在70納米左右。
實施例16 將一定量的氯化鋅并溶于一定體積的去離子水中，配制成摩爾濃度為1.0mol/L 的溶液，并加入O. 2 wt^溶質(zhì)重量的PEG 8000。用自動滴定儀滴加25%的碳酸氫銨溶液至 pH = ll，將溶液轉(zhuǎn)入100 mL的太弗龍內(nèi)襯的不銹鋼反應(yīng)釜中，使反應(yīng)釜的填充度為70%， 在180攝氏度條件下水熱處理24小時。產(chǎn)物經(jīng)去離子水洗滌約5次左右，以便除去酸根離 子和雜質(zhì)離子，在100攝氏度下烘干約12小時，即可得到單個分散的白色片狀二氧化鋅粉 體。粒徑在60-70納米。
實施例17 將一定量的氯化鋅并溶于一定體積的去離子水中，配制成摩爾濃度為1.0mol/L 的溶液，并加入O. 2 wt^溶質(zhì)重量的PEG 8000。用自動滴定儀滴加25%的碳酸銨溶液至 pH = ll，將溶液轉(zhuǎn)入100 mL的太弗龍內(nèi)襯的不銹鋼反應(yīng)釜中，使反應(yīng)釜的填充度為70%， 在220攝氏度條件下水熱處理24小時。產(chǎn)物經(jīng)去離子水洗滌約5次左右，以便除去酸根離 子和雜質(zhì)離子，在100攝氏度下烘干約12小時，即可得到單個分散的白色片狀二氧化鋅粉 體。粒徑在80納米左右。
權(quán)利要求
一種片狀納米氧化鋅粉體的制備方法，采用以下制備步驟1)配制水溶性鋅鹽溶液；2)在室溫和攪拌下，滴加氨水或銨鹽至溶液的pH＝11，再加入溶質(zhì)重量0.1％-0.6％的PEG，最后將配制的溶液轉(zhuǎn)入反應(yīng)釜內(nèi)。3)反應(yīng)釜內(nèi)物料在密閉條件下進行水熱處理，處理溫度為160-240攝氏度，時間為3-24小時。4)產(chǎn)物用去離子水清洗后烘干，即可得到白色片狀納米二氧化鋅粉體。
2. 如權(quán)利要求1所述的片狀納米氧化鋅粉體的制備方法，其特征在于上述配制水溶性 鋅鹽溶液的可溶性鋅鹽為氯化鋅、硝酸鋅或硫酸鋅，銨鹽為碳酸銨或碳酸氫銨，配制溶液的 摩爾濃度為0. 1-1. 0 molL—全文摘要
本發(fā)明是一種片狀納米氧化鋅粉體的制備方法，采用以下制備步驟1)配制水溶性鋅鹽溶液；2)在室溫和攪拌下，滴加氨水或銨鹽至溶液的pH＝11，再加入溶質(zhì)重量0.1％-0.6％的PEG，最后將配制的溶液轉(zhuǎn)入反應(yīng)釜內(nèi)。3)反應(yīng)釜內(nèi)物料在密閉條件下進行水熱處理，處理溫度為160-240攝氏度，時間為3-24小時。4)產(chǎn)物用去離子水清洗后烘干，即可得到白色片狀納米二氧化鋅粉體。合成粉體無需焙燒處理，無需研磨，直接可獲得單個分散的納米氧化鋅粉體，對于工業(yè)生產(chǎn)簡化了生產(chǎn)工藝，減少了設(shè)備投入，降低了生產(chǎn)成本，非常適合大規(guī)模生產(chǎn)。
文檔編號C01G9/02GK101767813SQ20101004630
公開日2010年7月7日 申請日期2010年1月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月7日
發(fā)明者孫本雙, 張立, 王東新, 鐘景明, 鮑續(xù)進 申請人:西北稀有金屬材料研究院