水热合成法制备纳米氧化锌粉
水热合成氧化锌制备方法
水热合成氧化锌制备方法水热合成是一种常用的制备氧化锌的方法，该方法利用水在高温高压条件下的特殊性质，通过溶剂中的反应物发生化学反应，最终形成氧化锌晶体。
本文将详细介绍水热合成氧化锌的原理、步骤及相关注意事项，以期为实验操作提供指导与帮助。
首先，水热合成氧化锌的原理是利用水的高温高压条件下的溶解性与反应性。
在高温高压条件下，水分子的活性增强，使得反应速率加快并且反应效率提高。
同时，水分子还能够作为溶剂，使得反应物质更好地溶解并参与反应。
水热合成氧化锌的步骤如下：第一步，将适量的锌盐溶解于水中，通常使用的锌盐为锌硫酸、锌硝酸等。
该步骤中需注意溶解度的测定，以确保溶解度适中，不会出现过度溶解或沉淀形成。
第二步，将溶解好的锌盐溶液转移到高压容器中。
高压容器通常为特殊材料制成，能够承受高温高压的条件。
在转移过程中需要注意容器的密封性，以避免溶液从容器中泄漏。
第三步，将高压容器密封，并将其放入水热反应器中。
水热反应器是一种能够提供高温高压条件的设备，通常使用反应器内部加热的方式。
第四步，打开水热反应器，调节温度和压力。
温度通常在150-200℃之间，压力则在1-3MPa之间。
这些条件可以根据具体实验要求进行调整，以获得最佳的反应条件。
第五步，反应一定时间后，关闭水热反应器，并将其取出。
此时的反应物已经发生了水热合成反应，并形成了氧化锌晶体。
最后，将氧化锌样品从高压容器中取出，并经过滤、洗涤等步骤进行处理，以去除杂质和不溶性物质。
处理后的氧化锌样品可以用于进一步的分析和表征。
需要注意的是，在水热合成氧化锌过程中，一定要注意安全操作。
高温高压条件下的实验存在一定的危险性，操作人员应穿戴好防护设施，并确保实验室设备的安全性。
综上所述，水热合成氧化锌是一种制备氧化锌的常见方法。
通过合理地控制反应条件和操作步骤，可以得到高质量的氧化锌样品。
希望本文所述内容能对实验操作提供有效指导，并在相关研究领域起到推动作用。
水热法合成纳米氧化锌
水热法合成纳米氧化锌一、引言二、实验部分2.1实验仪器2.2实验药品2.3实验内容2.3.1水热合成纳米氧化锌称取8.9482gZn（NO3).6H2O固体溶解于20ml去离子水中，在充分搅拌条件下缓慢滴加2 5％的浓氨水，至生成的沉淀恰好消失为止( p H≈10 )，得到前驱体溶液(其浓度认为等于Zn的浓度)。
将上述溶液转移到聚四氟乙烯内胆的高压釜中，保持其填充度为80％。
在180℃下反应3h后，自然冷却至室温。
抽滤并收集白色沉淀，然后用去离子水反复冲洗以除去吸附的多余离子，于90℃烘箱中干燥以备表征。
2.3.2草酸高温合成纳米氧化锌称取3.111gZn（NO3).6H2O溶解于20ml去离子水，在充分搅拌情况下缓慢滴加滴加草酸溶液(1~2d每秒为宜），使之沉淀完毕，搅拌0.5h，进行抽滤，用去离子水和无水乙醇洗涤，放入90℃烘箱干燥2h，然后高温700℃灼烧2h。
2.3.3在玻璃基体上生长纳米氧化锌阵列（1）晶种层的制备载玻片衬底先后在稀氢氟酸、氢氧化钠溶液、去离子水和无水酒精中超声清洗，然后放入烘箱中烘干备用。
Z n O种子液配制如下：制备等量的0.001mol/L和0.002mol/L的硝酸锌溶液，于磁力搅拌下分别缓慢滴加稀氨水，直至沉淀消失,在60℃水浴30min获得均匀澄清溶液采用浸渍提拉法在清洁衬底上涂敷Z n O凝胶膜：浸人种子液的浸渍时间为1 min，提拉速度0 .8 5 m m/s,8 0℃烘箱烘干,重复以上操作3次,最后将涂有薄膜的衬底进行热处理5 5 0℃，保温 1.5h 。
最终获得晶种膜。
（2）水溶液生长一定量的硝酸锌和氨水( 2 5 ％) 加入去离子水中。
配制20ml的生长液。
搅拌均匀并密封，锌浓度范围为0.001mol/L。
氨水和硝酸锌的物质的量的比为4:1至11:1，将有晶种层的衬底放人装有生长液的密封反应釜中。
于9 0℃水浴中保持6h。
硝酸溶液( p H = 0.4 ) 和氨水(2 5 ％) 被用来进行生长液p H值( 8.2~9.8) 的原位二次调整。
磷酸盐对水热和溶剂热合成的纳米氧化锌粉的影响
６ ℃干燥 ， Ｏ 得到前驱体产物 ， 备用。将 １ ｇ ． 前驱体产 ５
物加入 ４ Ｌ的反应溶液中 ， ５ ｍ 然后添加氢氧化钠 ， 并
搅拌均匀 ，再将混合液移至 ７ Ｌ聚氟乙烯高压反 ０ ｍ
期为氧化锌粉形貌的控制提供依据。
２ 实验 部 分
２１ 原 料 ．
实验原料为硝酸锌、 磷酸钠 、 乙醇、 碳酸氢铵和氢 氧化钠。所用原料均为分析纯 ， 国药集团化学试剂有
限公 司生产 。
二极管［１ １， － 光探测器 】 ３ ， 光敏二极管和气体传感器ｆ 等。目前， 对纳米氧化锌的研究主要集中在纳米氧化
《 陶瓷学报） ０ ０年第 ３期 ）封后 ， ２０ 在 ２ ℃下反应 １ｈ反应完毕后将 ８； 产物从反应釜 中取出， 随室温冷却 ， 产物离心分离 ， 并 依次分别用蒸馏水 、 无水乙醇洗涤数次 ， 产物置于烘 箱中 ６ ℃干燥 ， ｏ 获得氧化锌粉体 。
第 ３ 卷第 ３期 １ ２ １ 年 ９月 ００
《 陶瓷学报 》
Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＣＥＲＡＭ Ｉ ＯＦ ＣＳ
Ｖ０１３１ Ｎ Ｏ ３ ． ． ． Ｓｐ ２ １ ｅ ．０ ０
文 章 编 号 ：０ ０ ２ ７ （０ ０ ０ — ４ ７ ０ １０ — ２８ ２ １ ）３ ０ １— ５
磷 酸盐 对 水 热和 溶剂 热 合成 的纳 米 氧化 锌 粉 的影 响
的显微形貌进行观察。
２ ． Ｘ Ｄ衍 射分 析 ．２ Ｒ ３
分解。 文献报道 由碱式碳酸锌为前驱体制备纳米氧化 锌粉反应原理是 ： 在高温高压下碱式碳酸锌水解 ， 水
解 生 成 Ｚ （ ）， 由 Ｚ （ Ｈ 水 而生 成 氧化 锌 晶 ｎＯＨ 。再 ｎＯ ）脱 核 ，同时 Ｚ Ｏ ｎ（ Ｈ）和溶 液 中 ＯＨ 反应 生成 生长基 元 一
均相成核水热法制备纳米氧化锌
１０ｍｌ 两 份 ， 入 适 量 乙 酸 一 乙酸 钠 缓 冲 溶 液 ， ０ 各 加 缓 冲体 系 有 利 于 ＯＨ一 浓 度 保 持 稳 定 ； 摩 尔 比 的 按
ｎ ｎ ｚ：尿素＝１ ２加 入适 量 尿素 ， ： 同时 加 入 少量 有 机 物
作 分散 剂 以减 弱纳 米 晶粒 问 的叠 合 生 长 。在搅 拌 的
此 形成 粒 径小 的 沉 淀 。 同 时 ， 素 加 入 量 与 产 物 的 尿
收率 有关 ， 量 的 尿 素 还 能 保 证 在 一 定 时 间 内 硝 酸 过 锌 的 充分 反 应 。ｎｎ ｎ 素以 ｌ３为宜 。 Ｚ ：尿 ：
表 ２ 反 应 物 配 比对 Ｚ Ｏ粒 径 的 影 响 ｎ
１： ５
３． 有机 分散 剂 对 均相 成核 的影响 ３
体 Ｊ． Ｉ ］ ｔ 国科 （ ｌ Ｅ辑 ） １ ８ ２ （ ）２ ２ ｌ ． ，９ ，８ ３ ： １ —２ ９ ９
性 较好 的纳 米氧 化锌 。
关键词 ： 米氧 化锌 ； 纳 均相 成核 ； 热 处理 水 中图分 类 号 ： Ｑ１２． 文献 标 识码 ： 文章 编号 ：０ ９ ２ ２２ ０ ）４ ０ ９ ２ Ｔ ３ ４ Ａ １０ —９ １ （０ ２０ —０４ —０ 色氢 氧 化锌 沉淀 ， 以此 为 前 驱 体 进 行 溶 解 与结 晶过 程 。样 品分 别移 入 密封 的压 力容 器 中在 １０℃进 行 ３ 热压 处理 ３ 。产 品 冷却 后 采用 定 量慢 速滤 纸抽 ～５ｈ
粒径 ／ ｒ （ ｍ） ｉ
１ 一加入有机 分散剂 ， 一不加有机分 散剂 ２ 圈 ２ 产物的粒度分布 曲线
在溶 解 结 晶 过 程 中 ， 于 反 应 的 前 驱 体 为 Ｚ 由 ｎ （ ＯＨ） 胶 体 ， Ｚ 的 浓 度 对 产 物 的 粒 径 影 响 不 ２ 故 ｎ 大 ， 物粒 径 较 大 ， 布 较 宽 ， 产 物 最 小 粒 径 也 有 产 分 但
纳米氧化锌的制备实验报告
纳米ZnO2的制备实验报告班级：应091-4组号：第九组指导老师：翁永根老师成员：任晓洁 2邵凯 2孙希静 2【实验目的】1.了解纳米氧化锌的基本性质及主要应用2.通过本实验掌握纳米氧化锌的制备方法3.对于纳米氧化锌的常见产品掌握制备原理和方法，并学会制备简易产品。
4.通过本实验复习并掌握EDTA溶液的配制和标定，掌握配位滴定的原理，方法，基准物质的选择依据以及指示剂的选择和pH的控制。
5.掌握基础常用的缓冲溶液的配制方法和原理。
6.加深对实验技能的掌握及提高查阅文献资料的能力。
【实验原理】1. 超细氧化锌是一种近年来发展的新型高功能无机产品，晶体为六方结构，其颗粒大小约在1～100纳米。
纳米氧化锌由于颗粒小、比表面积大而具有许多其表面电子结构和晶体结构发生变化，产生了宏观物体所不具有的特殊的性质，呈现表面效应、体积效应、量子尺寸效应和宏观隧道效应以及高透明度、高分散性等特点。
近年来发现它在催化、光学、磁学、力学等方面展现出许多特殊功能，使在陶瓷、化工、电子、光学、生物、医药等许多领域有重要的应用价值，具有普通氧化锌所无法比较的特殊性和用途。
纳米氧化锌在纺织领域可用于紫外光遮蔽材料、抗菌剂、荧光材料、光催化材料等。
纳米氧化锌一系列的优异性和十分诱人的应用前景。
2. 纳米氧化锌的制备方法主要有：水热法，均相沉淀法，溶胶一凝胶法，微乳液法，直接沉淀法3. 本工艺是将锌焙砂（主要成份是ZnO，主要伴生元素及杂质为铁，铜，铅，镍，铬，镍，此外，还含有其它微量杂质，因而用锌焙砂直接酸浸湿法生产活性氧化锌，必须利用合理的酸浸及除杂工艺，分离铅，脱铁、锰，除钙、镁等重金属）与硫酸反应，生产出粗制硫酸锌，加高锰酸钾、锌粉等，经过提纯得到精制硫酸锌溶液后，再经碳化母液沉淀，制得碱式碳酸锌，最后经烘干，煅烧制成活性氧化锌成品。
4. 氧化锌含量的测定采用配位滴定法测定，用NH3-NH4Cl缓冲溶液控制溶液pH≈10,以铬黑T为指示剂，用EDTA标准溶液进行滴定，其主要反应如下：在氨性溶液中：Zn2++4NH3⇋Zn(NH3)42+加入EBT（铬黑T）时：Zn(NH3)42++EBT（蓝色）⇋Zn-EBT（酒红色）+4NH3滴定开始-计量点前：Zn(NH3)42++EDTA⇋Zn-EDTA+4NH3计量点时：Zn-EBT（酒红色）+EDTA⇋Zn-EDTA+EBT（蓝色）5.活性ZnO的应用：因为活性ZnO具有抗菌，除臭以及除异味等多种作用，本实验制备系列产品，看是否具有除异味的功效，在活性氧化锌中掺杂一定量的银，对常见皮肤病有一定的治疗功效，制备治疗脚气的产品。
纳米氧化锌粉的制备方法
Ｃ ２Ｈ ２
Ｎ２
Ｆｕｒｎａｃｅ
Ｅｘｈａｕｓｔ ａｍｅ Ｏ２
图 １ 熔化－燃烧法制备纳米氧化锌的装备图 Ｆｉｇ．１ Ｔｈｅ ｓ ｋｅｔｃｈ ｏｆ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ａｐｐｌｉｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ
ｏｆ ｎａｎｏ－ ＺｎＯ ｂｙ ｍｅｌｔｉｎｇ－ ｃｏｍｂｕｓ ｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ （ＭＣＭ）
气相法的原理是利用蒸汽压较大的材料， 在适当 的条件下， 使其蒸汽凝结成晶体的方法。气相法制备
收稿日期： ２００８－ ０２－ ０９ 基金项目： 江西省教育厅 ２００６ 年度科技计划资助项目 通讯联系人： 王艳香， 女， 副教授， Ｅ－ ｍａｉｌ：ｙｘｗａｎｇ７２＠１６３．ｃｏｍ
１８４
《陶瓷学报》２００８ 年第 ２ 期
直接沉淀法是制备超细 ＺｎＯ 广泛采用的一种方 法， 其操作简便易行， 对设备、技术需求不高， 有良好 的化学计量性， 成本较低， 被国内许多厂家所采用。但 相对而言， 产品质量等级不高， 这是因为该法原溶液 中阴离子的洗涤较困难， 同时由于沉淀过程容易出现 局部过饱和现象， 导致得到的粒子粒径分布较宽， 分 散 性 较 差［１７］。 ２．３．２ 均匀沉淀法
均匀沉淀法是利用某一化学反应使溶液中的构 晶离子由溶液中缓慢而均匀地释放出来的方法。在该 法中， 加入的沉淀剂不立刻与被沉淀组分反应， 而是 通过化学反应使沉淀剂在整个溶液中均匀释放出来， 从而使沉淀物在整个溶液中缓慢析出， 然后再将沉淀 物煅烧即得纳米氧化锌粉。常用的均匀沉淀剂有尿素 和六次甲基四胺［１８－ １９］。
反应燃烧， 此时反应区的温度可达 ３０００℃以上， 当形 成了较多的烟气时， 在尾部抽热风， 将所得的氧化锌 粉收集。合理的控制锌和乙炔与氧的比例， 可制得纯 的粒径为 １０￣３０ｎｍ 四角针状氧化锌粉。
微波水热法制备纳米ZnO粉体的研究
关键 词 ： Ｚ ｎ Ｏ； 纳 米粉 体 ； 微 波 水 热 法
２ 实 验
２ ． １ 样 品 的 制 备
中 图 分 类 号 ： ＴＢ ３ ４
文 献标 识码 ： Ａ
实 验所 用试 剂均 为分 析纯 。以硝酸 锌 和 氢氧 化 钠
ＮＨ。・ Ｈ： Ｏ 和 ＨＮＯ。 调节 溶液 体 系的 ｐ Ｈ值（ １ ～９ ） ，
然后 将调 好 ｐ Ｈ 值 的溶 液 加 入 微 波 消 解 罐 中 ， 密 封 后 置 于微波 消解 仪 （ Ｅ ＴＨＯＳ Ａ型） 中进 行 微 波 加 热 ， 控 制溶 液 的温度 （ ８ Ｏ ～１ ５ ０ ℃） 使 之 发 生 化 学 反 应 。 当反 应进 行一 定 时 问（ ５ ～３ ０ ａｉ ｒ ｎ ） 后， 停止加热 ， 取 出溶 液 ，
摘 要 ： 以硝 酸锌 和 氢氧化 钠 为原料 ， 通 过 微 波 水 热
法 制 备 了 Ｚｎ Ｏ 纳 米 粉 体 。 采 用 Ｘ射 线 衍 射 、 透 射 电
介 电作 用进 行 能 量传 递 ， 而 且加 热 过 程 从 物 质 内部 开 始， 能产生 与 常规传 热过程 相反 的温度梯 度ｌ １ 。 因 此， 微 波水 热法 具有 加热 速度 快 、 反应 灵 敏 、 受热均匀、 对 很多 反应 体 系具 有 加 速 化 学 反 应 的 优 点 ， 在 制 备 均 匀、 粒度 分 布狭 窄 的纳米 级粉 体方 面具 有 独特 的优 势 ， 故其 在 制备 纳米 粉体 方 面得到 了广 泛 的研 究 ｎ 。本 文 以硝 酸锌 与 氢 氧化 钠 为 原 料 ， 采 用 微 波 水 热 技 术 制 备了 Ｚ ｎ Ｏ 纳米 粉体 ， 并对 影 响粉 体性 能 的相关 因素 进
水热法实验报告
一、实验目的1. 熟悉水热法的基本原理和操作步骤。
2. 掌握水热法制备氧化锌纳米颗粒的方法。
3. 了解氧化锌纳米颗粒的表征方法。
二、实验原理水热法是一种在密封反应容器中，利用高温、高压条件，使前驱物在溶液中发生化学反应，从而制备纳米材料的一种方法。
水热法具有反应条件温和、产物纯度高、粒径分布均匀等优点。
本实验采用水热法合成氧化锌纳米颗粒，主要利用氢氧化锌作为前驱物，通过水热反应生成氧化锌纳米颗粒。
三、实验材料与仪器1. 实验材料：- 氢氧化锌（Zn(OH)2）- 乙二醇（C2H6O2）- 去离子水2. 实验仪器：- 高压反应釜- 电子天平- 磁力搅拌器- 超声波清洗器- 真空干燥箱- 扫描电子显微镜（SEM）- X射线衍射仪（XRD）- 透射电子显微镜（TEM）四、实验步骤1. 配制溶液：称取0.1g氢氧化锌，加入10mL去离子水，超声分散30min，得到氢氧化锌悬浮液。
2. 混合溶液：将氢氧化锌悬浮液转移至50mL高压反应釜中，加入10mL乙二醇，搅拌均匀。
3. 加热：将混合溶液密封后，置于磁力搅拌器上，以200r/min的转速搅拌。
将反应釜加热至160℃，保持4h。
4. 冷却：关闭加热源，自然冷却至室温。
5. 离心分离：将反应后的溶液离心分离，弃去上层清液，得到沉淀物。
6. 洗涤：将沉淀物用去离子水洗涤3次，去除杂质。
7. 干燥：将洗涤后的沉淀物置于真空干燥箱中，60℃干燥12h。
8. 表征：采用SEM、XRD、TEM对制备的氧化锌纳米颗粒进行表征。
五、实验结果与分析1. SEM分析：SEM照片显示，制备的氧化锌纳米颗粒呈球形，粒径约为100nm，分布均匀。
2. XRD分析：XRD图谱表明，制备的氧化锌纳米颗粒具有六方晶系结构，与标准卡片（JCPDS No. 36-1451）一致。
3. TEM分析：TEM照片显示，制备的氧化锌纳米颗粒呈球形，粒径约为100nm，形貌与SEM分析结果一致。
六、实验讨论1. 水热法合成氧化锌纳米颗粒的原理：氢氧化锌在乙二醇溶液中加热，发生水解反应，生成氢氧化锌纳米颗粒。
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第37卷第4期人 工 晶 体 学 报 V o.l 37 N o .4 2008年8月 J OURNA L OF SYNTHET I C CRY STAL S A ugust ,2008水热合成法制备纳米氧化锌粉王艳香,孙 健,范学运,余 熙(景德镇陶瓷学院,景德镇333001)摘要:采用水热法合成了氧化锌纳米棒,研究了不同合成条件对Zn O 纳米晶的影响。
采用碱式碳酸锌作为前驱体,水为水热介质,可获得氧化锌纳米棒,水热时间的延长和水热温度的提高都使氧化锌纳米棒的长径比减小,其紫外发射光和近红外发射强度增大。
当在体系中加入聚乙二醇时,可获得片状氧化锌结晶。
当以0.5m o l/L 的碳酸钠水溶液为水热介质,可得到长径比超过20,直径为500n m 左右分散均匀的纳米氧化锌棒。
以氢氧化锌为前驱体,也能得到氧化锌纳米棒,其长径比为15左右。
关键词:水热合成;氧化锌;纳米棒中图分类号:O 753 文献标识码:A 文章编号:1000-985X (2008)04-0866-06H ydrotherm al Synthesis of N ano m eter Z i nc Oxi deWANG Yan-x iang,SUN J i a n,FAN X ue -yun,YU X i(Ji ngdez hen C era m i c I n stitute ,J i ngdez h en 333001,Ch i na)(R eceive d 8October 2007,acce p te d 14February 2008)Abst ract :Zinc ox ide nanorods w ere prepared by using hydro t h er m a l synthesis m ethod .The effect o fsynthesis cond itions on t h e properties o f nano m eter ZnO w as studied .ZnO nanorods were obta i n ed w henusi n g Zn 4CO 3(OH )6#H 2O and H 2O as precursor and hydrother m alm edia .Leng th -dia m eter ratio o fZnOnanor ods decreases and UV e m ission and near -i n frared e m issi o n i n tensities increase w ith the i n creasi n g o fhydrother m a l ti m e and te m perature .ZnO nanosheets w ere ach iev i n g w hen using Zn 4C O 3(OH )6#H 2Oand PEG as precursor and hydrother m a l m edia .ZnO nanorods w ith leng t h -d ia m eter ratio o f 20anddia m eters of ~500nm w ere prepared by using 0.5m o l/L N a 2C O 3as hydrother m alm ed i a .ZnO nanorodsw it h length -d ia m eter ratio 15can a lso be obta i n ed by usi n g Zn(OH )2as precurso r .K ey w ords :hydr o ther m al synthesis ;zinc ox i d e ;nanorods收稿日期:2007-10-08;修订日期:2008-02-14基金项目:江西省教育厅2006年度科技计划项目(N o .赣教技字[2006]206号)作者简介:王艳香(1972-),女,河北省人,博士,副教授,硕士生导师。
E-m ai:l yxw ang72@163.co m 1 引 言氧化锌是一种用途十分广泛的功能材料,已被用于气敏、压敏、催化、抗菌等重要领域。
ZnO 纳米材料,具有普通ZnO 材料所无法比拟的特性和用途,在陶瓷、电子、光学、化工、生物、医药等许多领域展现出特殊的用途。
ZnO 纳米薄膜和一维ZnO 纳米结构在紫外探测器、发光二极管、激光二极管等领域显示出极大的发展潜力,已成为材料领域的研究前沿[1-4]。
尤其是近年来有关一维ZnO 纳米结构的形貌与紫外激光的研究,更是受到了人们的极大关注。
一维氧化锌结构(纳米棒、纳米线、纳米带、纳米管等)的湿化学合成主要第4期王艳香等:水热合成法制备纳米氧化锌粉867采用沉淀法[5,6]、溶胶-凝胶法、模板合成[7,8]以及水热合成法[9,10]。
水热合成工艺具有合成工艺简单,同时易制得一维长径比高的纳米氧化锌粉。
本研究是采用水热合成法,通过变化工艺条件,制备纳米氧化锌粉。
2实验2.1实验原料实验中所用的硝酸锌,无水碳酸钠,碳酸氨,氨水和聚乙二醇均是分析纯,其中聚乙二醇的分子量为1000。
2.2实验过程首先是制备前驱体:(1)制备碱式碳酸锌前驱体,将硝酸锌、碳酸氨配制成0.1~2.0m o l/L的溶液。
然后在室温下,把碳酸氨溶液缓慢滴加到硝酸锌溶液中,直至不再有白色沉淀生成为止;(2)制备氢氧化锌前驱体,用同样的方法将0.5m o l/L氨水滴入0.5m ol/L硝酸锌(二者体积比为2:1)中,得到氢氧化锌沉淀。
然后是将沉淀用蒸馏水洗涤数次,至洗液显中性为止。
再将沉淀转移至高压釜内,加入蒸馏水至高压釜容积的60~70%(约55~65m l),密封。
把高压釜放入烘箱中在120~200e保温约5~28h后,取出高压釜,自然冷却至室温,得到的粉体洗涤烘干,即得氧化锌纳米粉。
2.3测试及分析采用JS M-2010透射电子显微镜对纳米氧化锌粉的形貌进行表征;采用日本岛津XD-D1型X射线衍射仪对纳米氧化锌进行物相表征,测试条件:Cu靶,管压40k V,管流30mA;采用Per k i n-E l m er LS-55荧光光谱仪上对纳米氧化锌的光致发光性进行分析,X e灯作激发源。
3结果与讨论3.1水热合成时间对纳米氧化锌粉的影响图1前驱体和不同水热时间制得的纳米氧化锌的TE M照片F i g.1TEM i m ages of t he precursor(a)and t he Zn O po w de rs synthesized at d ifferenthydrother m al ti m e(b)5h,(c)10h,(d)20h and(e)(f)28h868 人工晶体学报 第37卷图2 ZnO 纳米粉的XRD 谱图F ig .2 XRD patterns o f the ZnO powders ,1:5h ;2:28h 图1是在200e 下,将碱式碳酸锌在蒸馏水中分别水热处理5h 、10h 、20h 、28h 得到纳米氧化锌粉的TE M 照片。
可以看到随着水热时间的延长,氧化锌纳米棒的粒径和长度都逐渐长大[12]。
水热处理5h 的产物照片,可发现其形貌也很不规则和均一,有呈薄片状的,也有两头呈针状的,其平均粒径在50~80nm,长度约为100~200nm,长径比为2:1。
当延长反应时间到10h 、20h ,28h 后,纳米ZnO 继续长大,并已经开始呈现出规则的棒状结构,形貌也较均一,其平均粒径在150~200nm,长径比约为2B 1。
随着水热时间的延长,粉体只是变粗,长度基本没有变化,由此可知随着水热时间的延长其长径比减小了。
从图1(f)单个纳米棒的高放大倍数的照片来看可以看出纳米棒中间疏松,且有空洞结构。
分析认为是在高温下合成的纳米棒可能是被部分溶解。
为确定水热产物的物相,本研究选取了在200e 下,将碱式碳酸锌在蒸馏水中分别水热处理了5h 和28h 后得到的纳米氧化锌粉进行了XRD 衍射测试。
测试结果如图2所示表明水热处理5h 其中仍含有较多的前驱体碱式碳酸锌;但当反应时间延长到28h 的时候,产物中前驱体已不存在,产物为纯净的纳米氧化锌粉。
从图可知所得的粉体为纤锌矿型氧化锌。
这说明水热时间的延长有利于纳米氧化锌粉的生长。
3.2 水热合成温度对纳米氧化锌粉的影响水热合成温度同水热合成时间一样,对纳米氧化锌粉的形貌和大小都有重要影响,图3是在不同水热温度(分别为120e ,160e ,180e ,200e )下,将碱式碳酸锌放入蒸馏水中水热处理18h 得到的产物的透射电镜照片。
可以看到随着水热温度的升高,产物也逐渐演变为形貌规则均一的纳米棒。
在120e 水热18h 的照片中可以看到有少量的针状的纳米线,它们的平均直径约为50~80nm ,长径比约为2:1;而在160e 下水热18h 的产物,其形貌已是较规则的棒状,它们的直径约为50~100n m,长约100~200nm,长径比也约为2:1。
在180e 和在200e 下水热处理18h 的产物的照片,可以看出产物的形貌已经是规则和均一的纳米棒了,图3(c)的平均直径约为100~150nm ,长径比约为5:1;图3(d)的平均直径约为150~200nm,长径比约为5:1。
这说明水热温度的提高也有利于纳米氧化锌的生长,但对形貌影响较小。
图3 不同水热温度下得到的产物的TE M 照片F i g .3 TE M i m ages o f the ZnO powders synthesized a t different hydrothe r m al temperature ,(a)120e ;(b)160e ;(c)180e ;(d)200e3.3 水热介质对纳米氧化锌粉的影响通过改变反应介质以及添加表面活性剂可实现ZnO 纳米棒的形貌调控。
改变反应介质的组成可以调节体系的界面张力以及各物种在介质中的溶解度,从而影响晶体成核与生长的速度。
分别采用体积分数为90%的乙醇水溶液,0.5m o l/L Na 2CO 3溶液,浓度为0.4%的PEG 溶液,1%的PEG 和体积分数为90%的乙第4期王艳香等:水热合成法制备纳米氧化锌粉869 醇水溶液的混合溶液,在180e 下水热合成18h 。
其TE M 照片见图4。
从图可知:当水热介质为1:9的乙醇水溶液时,得到的产物是直径约为80~100nm 、长约500nm 的纳米棒,其形貌较规则均一。
这说明加入适量乙醇有利于生成更细,且形貌更规则的纳米棒。
主要是因为乙醇的加入降低了体系的表面能,从而有效地降低了ZnO 纳米晶成核与生长的速度,有利于小直径、大长径比的ZnO 纳米棒的形成。