室温固相合成纳米硫化锌及其性能研究
纳米氧化锌材料的固相制备及其性能研究
纳米氧化锌材料的固相制备及其性能研究纳米氧化锌材料是一种重要的半导体材料，具有广泛的应用前景，如光电子器件、催化剂、传感器等。
其制备方法多样，其中固相制备是一种常用且有效的制备方法之一、本文将介绍纳米氧化锌材料的固相制备过程及其性能的研究。
首先，纳米氧化锌材料的固相制备可以通过传统的煅烧方法实现。
在制备过程中，首先需要选择合适的锌盐和氧化剂。
常用的锌盐包括氯化锌、硫酸锌等，氧化剂常使用氧气。
然后，将锌盐与氧化剂按一定的比例混合，并通过磨碎、混合等方法均匀混合，形成均匀的混合物。
接下来，将混合物转移到电炉中进行煅烧，可以在气氛保护下进行或采用无保护气氛。
在煅烧过程中，温度和时间是关键的控制因素，通常在600-1000摄氏度之间进行煅烧，时间为数小时。
在煅烧过程中，锌盐将被氧化为氧化锌，形成纳米氧化锌材料。
最后，可以通过粉末X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等手段对制备的纳米氧化锌材料进行表征。
纳米氧化锌材料的固相制备具有一些优点。
首先，制备过程简单，不需要复杂的合成步骤。
其次，制备的材料具有较高的纯度和晶粒尺寸较小的特点。
这是因为固相制备过程中，锌盐和氧化剂充分混合，可在较高温度下发生反应，形成具有较小晶粒尺寸的氧化锌材料。
此外，通过调节煅烧温度和时间，还可以实现对材料晶粒尺寸和形貌的调控。
纳米氧化锌材料的性能研究主要集中在其结构、光学和电学性质方面。
通过XRD可以确定材料的晶体结构和晶格参数。
SEM和TEM可以观察材料的形貌和尺寸分布。
光学性质可以通过紫外-可见吸收光谱、荧光光谱等光谱分析技术进行表征。
电学性质可以通过霍尔效应测量、四探针电阻测试等方法进行研究。
此外，还可以通过X射线光电子能谱(XPS)、电化学工作站等手段对材料进行更详细的表征。
总之，纳米氧化锌材料的固相制备是一种常用且有效的制备方法。
通过调节煅烧条件，可以控制制备的纳米氧化锌材料的晶粒尺寸和形貌。
纳米硫化锌的研究进展
溶胶- 凝胶法
溶胶－凝胶法是采用金属有机化合物为前驱体 ，经过化合或水解、缩聚而成溶胶、凝胶，再经 干燥、研磨形成粉体的方法。该方法具有产品纯 度高，均匀性好等优点。实验用叔丁醇锌溶于甲 苯作为前驱体，在室温下通入H2S，得到淡黄色的 凝胶，加热干燥制备出纳米ZnS 粉体。
反相胶束法
油包水微乳液中反相胶束的微液滴是一种特 殊的纳米空间。该体系热力学稳定，适当条件下 具有保持稳定尺寸的能力，即自组装特性。以此 为反应场，进行各种特定的反应，可以制得纳米 级粒子。实验用硫化钠溶液和硝酸锌溶液分别加 入适量的GSG 并加入油相正己/ 庚烷，在磁力搅拌 下再加入一定量助表面活性剂正丁醇形成均匀透 明的反胶团溶液，将两种反胶团溶液混合搅拌， 经过洗涤干燥得到纳米ZnS 粉体。
5 其他方面的应用
纳米ZnS具有气敏性,对低浓度的还原性较强的 H2S有很高的灵敏度，对其他还原性相对较弱的气 体的灵敏度较低。因此，抗干扰能力强,有很好的 应用前景。纳米硫化锌作为助燃剂能明显提高重 油、煤、水三元混合流体燃料燃烧性能。硫化锌 用于部分替代有毒的Sb做为易燃高分子材料的阻 燃消烟协效剂，作为润滑油添加剂可明显提高基 础油的抗磨性能。
3 气相法
气相聚集或气相沉积法是制备纳米颗粒 的一种常用方法。该方法是在低压He、Ar 等惰性气氛中加热蒸发所需原料，蒸发的 原子或分子在惰性气体原子碰撞等作用下 失去动能，进而聚集成一定尺寸的纳米晶 粒。实验在Ar气流中利用磁电管溅射制得 ZnS 纳米晶薄膜，膜厚为10－40 nm。
三、纳米ZnS表征方法（以超重力反应结晶法为例）
结果吻合。除水的吸 收峰外在400~4000cm-1 基本无吸收峰, 表明该 ZnS粉末具有良好的红 外透过率。
四、纳米ZnS的应用
纳米硫化锌的制备及应用研究新进展
ZnS 具有高折光系数和耐磨性， 同时， 因此作为颜料 塑料、 油墨、 橡胶、 有较高的遮盖力。 广泛用于涂料、 造纸、 皮革、 搪瓷、 纺织和粘合剂等行业。 由于纳米 ZnS 较普通 ZnS 白度更强， 遮盖力更高， 所以加入纳 米 ZnS 会使这些材料的性能更优越。 2 ． 4 助燃性能［23］ ZnS 具有加速碳粒氧化的催化作 在燃烧过程中， 用和阻止燃油在高温缺氧条件下裂解碳粒的反催化 作用， 故能催化燃料油裂解为小分子物质， 发生氧化 从而提高了燃油的燃烧速率和完全度 。与块体 反应， 材料向比， 纳米 ZnS 的选择性更好、 活性更高， 具有更 大的比表面和活性反应中心， 因此助燃性能更加优 越。在乳化重油中添加适量的纳米 ZnS 能显著地提 高其燃烧性能， 燃烧性能和净热值大幅提高， 明显优 于已有的普通无机助燃剂。 2． 5 气敏性能 H2 S 是一种剧毒气体， 为了检测其存在以减小危 ， 害性 科学家们采用了各种气敏材料对其进行检测 。 Xu Jia qiang 等［24］发现， 纳米 ZnS 对 H2 S 有很高的灵
［9 ］
。黄林勇等
［10 ］
001］ 在锌衬底上制备出沿［ 方向生长， 并垂直于衬底 的 ZnS 纳米棒阵列。 Xie 和 Qian 等用溶剂热方法以 原位源 － 模板界面反应（ ISTRI） 制备出了 CdS 和 ZnS — 46 —
2012. Vol. 26 ， No． 1 杜锦屏等 纳米硫化锌的制备及应用研究新进展 化工时刊 一个反应室内， 使其相互发生化学反应， 从而生成新 利用碳纳米管层作为硫 材料沉积到晶片表面。例如， 化氢气体的空间限制反应的模板， 让 H2 S 气体通过 ZnO 碳纳米管层以后与 发生化学反应， 可制备出直
固相反应法合成纳米氧化锌及其光学性能研究
要： 采用Ｚ Ｓ ・ Ｈ Ｏ和ＮａＣ ａ ｎＯ ７ ｚ ｚ Ｏ 为原料， 通过 固相反应简便合成 了氧化锌纳米晶 ， 射线衍射 （ ＲＤ） Ｘ一 Ｘ 图谱 证明
产 物 为 纤锌 矿 型 晶 体 结 构 ， 度 在 ｌ ～ ２ ｍ 范 围之 间． 外 吸 收 光 谱 （ 粒 ６ ５ｎ 紫 ＵＶ） 明 产 物 在 波 长 ３ ０ｎ 处 显 示 很 好 的 表 ６ ｍ
的方 法 ［ 主 要 在 室 温 条 件 下 ， 过 机 械 化 学 反 应 １ ． 通 生 成锌 化物 前 驱体 ， 分解 后产 生 Ｚ Ｏ， 热 ｎ 控制 合成 条
Ｚ Ｃ —— Ｚ Ｏ＋Ｃ 十 ｎ Ｏ３ ｎ Ｏ２ 件 ， 以得 到纳 米颗 粒． 可 该法 在克 服 传统 湿法 存在 粒 １ １ ３ 纳米 氧化锌 的纯 化 ．． 子 团聚现 象 等 缺 点 的基 础 上 ， 分 显示 了 固相 合 成 充 将 上述焙 烧后 的氧 化 锌用 去离 子水 和 无 水 乙醇 反 应 无 需 溶 剂 、 率 高 、 应 条 件 易 掌 握 的 优 分别 清洗 ３次 ， 产 反 最后 将产物 在 ８ Ｏ℃烘 箱 中烘 干． 得 将 点［，］例 如 ，０ １年 Ｔｓｚｋ 人通 过长 时 间研 到 的产 物 分别 在 ３ ０℃ ，０ １１． ０１ ２０ ｕｒｉ 等 ｒ １ ０ ４ ０℃ ，０ ５０℃时 在 管 式 炉
子 束缚 能 （１ ５Ｍｅ ， ２ ～２ Ｖ）其强 激子 束缚 能有利 于 获
得 有效 的激 子 复合 ， 一 种 适 用于 室 温 或 更 高温 度 １ 实 验 是
下 的紫外 发 光 材料 ． 因纳 米结 构 Ｚ Ｏ 在室 温 下 的受 ｎ 激 辐 射 现 象 ［ ］它在 短 波 光 电器 件 领域 ， 紫 外 发 １， 如
纳米氧化锌材料的固相制备及其性能研究
纳米氧化锌材料的固相制备及其性能研究摘要合成具有高容量、高活性的有机废水吸附剂和光降解催化剂对解决当前的环境危机具有重要的意义。
消除有害/有毒溶剂和试剂，减少反应时间，开发新的环保可回收催化剂和吸附剂是绿色化学最重要的原则之一。
机械化学合成法固相合成纳米材料是一种新颖的方法。
与传统的溶液法（包括溶液法，水热法，微波水热法和声化学法等）相比，机械化学法反应时间短、无溶剂或微量溶剂、制备量大和耗能低等优点，是一种环境友好的工艺。
本文采用机械化学合成法固相反应合成了ZnO、ZnO/g-C3N4和Zn-MOFs纳米材料，对产物结构和性能进行了表征。
取得如下研究成果：（1）用Zn(NO3)2、ZnCl2、Zn(CH3COO)2与氢氧化钠，在研钵中进行研磨，使其发生固相反应合成ZnO纳米材料，研究不同原料配比、锌盐种类和表面活性剂对ZnO纳米晶体形貌的影响。
锌盐种类以及锌盐与氢氧化钠的比例显著影响产物的形貌与晶粒大小。
改变反应体系的碱含量（即NaOH的含量）对产物的形貌和尺寸均有着明显的影响，增加原料中碱的含量，会促使ZnO变成片状晶粒，但轴向的增加更为明显，表明强碱环境更有利于一维ZnO纳米材料的制备。
采用Zn(NO3)2为锌盐，并添加适量的表面活性剂，可以起到改变晶体形貌与尺寸的作用。
（2）以三聚氰胺为原料，通过热处理自制g-C3N4备用。
通过固相研磨技术，反应合成ZnO/g-C3N4复合材料，添加十二烷基苯磺酸钠以调控产物的形貌。
并研究复合材料在可见光照射下对亚甲基蓝的光降解活性。
当没有掺杂十二烷基苯磺酸钠的时候，固相反应制备的ZnO/g-C3N4复合材料表现出良好的光催化性能，在可见光照射下100分钟的时候可以降解76%的亚甲基蓝。
当掺杂十二烷基苯磺酸钠之后，可以促进g-C3N4发生晶型改变，同时使其减薄并细化成纳米片。
当g-C3N4的含量低时，氧化锌呈纳米片负载到g-C3N4的纳米片上；当g-C3N44含量高的时，纳米ZnO颗粒负载在g-C3N4纳米片上。
固相法合成纳米ZnO及其光催化性能研究
２１ 表面活性剂的加入■对纳米 ｌ ． ｏ平均粒径的影响
表 １是烧 结温 度为 ３０ ５ ℃时 十 二烷 基苯 磺 酸钠 的
加 入量 对纳米 Ｚ Ｏ平 均粒 径 的影 响 。 ｎ
袭１ 十 二 烷 基苯 磷酸 钠 的 加入 量 对 纳 米 Ｚ Ｏ 平 均 粒 径 的 影 响 ｎ
按化 学 剂量 比称取 一 定 量 的硝 酸锌 、 无水 碳 酸钠
和十二烷 基 苯磺酸 钠 ， 分别放 人玛瑙 研钵 中研 磨后 ， 混
合 均匀 ， 再研磨 ３ ｎ 洗 涤 ， ０ｍｉ ， 过滤 ， 然后 放到 干燥 箱 中 干燥 。干燥 后 ． 到马 弗炉 中在不 同 的温度下 烧结 ， 放 得
ｉｓＥ ２ ｐ Ｍ４ ０分析 电子显 微 镜 ； ｃｌｔ １ Ｐ型 红外 光谱 Ｎｉ ｅ５ ０ ｏ
仪； 自镇 流荧光 高压 汞灯 ；２ 型 分光光 度计 。 ７１
１２ 方 法 ．
从表 １可 以看 出 ， 十二 烷 基 苯 磺 酸钠 的最 佳加 入 量为０ ５ｍｇ・ ＿ 。这是因为十二烷 基苯磺 酸钠含量过 ． Ｌ。
阔 的应 用前 景 。合 成 纳米 材 料 有 多 种 方 法 ， 反 卜】 但
温 固相反 应 ， 得前 驱物 。反应 式如 下 ： 制
４ ｎ ＮＯ３ ２・６Ｈ２ ＋ ４ ２ Ｚ （பைடு நூலகம்） Ｏ Ｎａ ＣＯ３ ＝
应均需 要 高温 ， 使 用 大 量 的 有 机 溶 剂 ， 程 控 制 复 并 过
加 入 量／ ｇ・Ｌ ａ ｒ
平 均 粒 径／ ｍ ｎ
硝酸锌 、 无水 碳 酸钠 、 十二烷 基 苯磺酸钠 和 次 甲基 蓝 等均为 分析纯 。
纳米硫化锌的制备及应用研究新进展
纳米硫化锌的制备及应用研究新进展
杜锦屏;台玉萍
【期刊名称】《化工时刊》
【年(卷),期】2012(26)1
【摘要】综述了近年来纳米硫化锌的制备方法,对固相法、液相法和气相法等不同制备工艺的优劣进行了比较,并详细地介绍了纳米硫化锌的性能及其在各种领域中的应用.
【总页数】4页(P45-48)
【作者】杜锦屏;台玉萍
【作者单位】河南科技大学化工与制药学院,河南洛阳471003;河南科技大学化工与制药学院,河南洛阳471003
【正文语种】中文
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固相反应合成纳米材料及材料的表征
固相反应合成ZnO纳米材料及材料的表征摘要：固相反应近年来日益受到重视并取得了广泛发展, 它的突出优点是操作方便, 合成工艺简单, 粒径均匀, 且粒度可控, 污染少, 同时又可以避免或减少液相中易出现的硬团聚现象。
纳米材料具有小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应, 在催化、光学、电磁、超导、化学和生物活性等方面呈现出优良的物理化学特性, 成为特殊功能材料发展的基础, 是当前物理、化学和材料科学的一个活跃领域。
关键字：固相反应 ZnO纳米材料表征方法本文主要介绍固相化学反应用到纳米材料的合成中, 在室温下通过固相反应合成出ZnO纳米材料, 并对其结构进行了表征。
1 实验1．1 纳米的制备常规粒径的ZnO采用市售ZnO，即样品A。
精确称取草酸及二水合乙酸锌(物质的量比为1：1)置于玛瑙研钵中，研磨30 min，然后将固相产物在烘箱中70℃真空干燥4 h，得到前驱物ZnC204·2H2O，再将该前驱物置于马弗炉中加热至分解温度(460℃1，保温2 h，即得样品B。
所用试剂均为分析纯。
1．2 物性检测使用日本理学D／MAX-1200型X射线衍射分析仪对试样进行XRD分析，其实验条件为：Cu 辐射，石墨单色器，管电压40 kV，管电流30 mA，连续扫描速度3．0(~)／min；由Philips公司生产的Tecnai 20型透射电镜对试样的粒度和形貌进行分析。
1．3 电极的制备及组成分别制备下面3种类型的锌电极：1）普通ZnO电极；2)纳米ZnO 电极；3)纳米ZnO与普通ZnO混合电极。
将活性物质ZnO和石墨按质量比为9：1的比例充分混合，加入40％的聚四氟乙烯作为粘结剂。
用刮片将调成糊状的样品刮入多孔泡沫镍基底中，经烘干、压片制成电极。
1．4 充放电实验充放电性能测试采用天津兰力科化学电子高技术有限公司生产的LK2001．C 型电池充放电测试系统测定。
将氧化锌电极与涂膏式氢氧化镍电极(其容量远大于锌电极容量)组成模拟电池，其中锌电极(1 cm~1 cm)用聚丙烯隔膜包裹，充放电电流均为30 mA，充电时问3 h，放电截止电压1．20V。
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文章编号:1007-967X(2004)06-0034-04室温固相合成纳米硫化锌及其性能研究Ξ马国峰,邵忠宝,姜 涛(东北大学化学系,辽宁沈阳110004)摘 要:用醋酸锌和硫化钠为原料,室温固相法合成纳米ZnS,用紫外吸收光谱,红外光谱,X-ray 衍射分析(XRD),透射电镜(TE M)对产物结构、组成、大小、形貌进行表征。
结果表明在加入一定量的分散剂后,制备的纳米硫化锌粒子的平均粒径约20nm,分散性好,晶相单一,属于立方晶系。
在紫外吸收光谱中纳米硫化锌吸收峰蓝移,吸收峰从340nm减少到265nm。
从红外光谱可知,该粉体无红外吸收峰,具有红外透明性。
讨论了不同的分散剂,煅烧温度等条件对硫化锌粒度的影响。
少量硫化锌作为助燃剂添加到重油-煤-水三元混合流体燃料中,明显提高了重油-煤-水三元混合流体燃料燃烧性能。
关键词:固相反应;纳米硫化锌;助燃剂中图分类号:TF123.23 文献标识码:A 纳米材料及技术是材料科学领域一个非常重要的研究方向,现已成为国际科学前沿和世界性的研究热潮[1,2]。
已有研究表明,纳米材料具有独特的表面效应、体积效应及宏观量子隧道效应等,在电学、磁学、光学、力学、催化等领域呈现出许多优异的性能,有着广阔的应用前景[3]。
合成纳米材料的有多种方法,但反应均需要高温,并使用大量的有机溶剂,,设备费用高,颗粒均匀性差,粒子易粘结或团聚等[4],室温、近室温固相反应合成纳米材料近年来取得很大的进展[5]。
它的突出特点是操作方便,合成工艺简单,转化率高,粒径均匀,且粒度可控污染少,可避免或减少液相中易出现的硬团聚现象,以及由中间步骤和高温反应引起的粒子团聚现象。
ZnS是一种非常重要且应用广泛的半导体材料,主要应用于电子工业、国防军工、化学化工等诸多领域[6]。
目前纳米ZnS的制备方法主要有元素直接反应、离子交换反应、微乳液法、水热法、溶剂热合成等[7～9]。
本文利用室温固相合成法合成纳米硫化锌,并探讨了反应物反应前的处理,加入不同的分散剂和不同煅烧温度对ZnS粒径及分散性的影响,以及在重油-煤-水三元混合流体燃料中加入少量的纳米ZnS可以提高其燃烧性能,从而表明纳米ZnS 作为助燃剂有研究价值。
1 实验部分1.1 实验试剂醋酸锌、硫化钠、氯化钠、乙二醇、无水乙醇、氨水均为分析纯。
其中醋酸锌带2个结晶水,硫化钠带9个结晶水,重油取自葫芦岛市炼油五厂。
各种盐在使用前,用化学法对金属含量进行标定。
1.2 实验内容1.2.1 醋酸锌的处理配置一定量的醋酸锌饱和溶液,加热蒸发掉一部分水,立即放入冰水中使其重结晶,然后抽滤。
1.2.2 纳米硫化锌粉体的制备按化学计量比称取一定量处理过的醋酸锌和研磨过的硫化钠放入玛瑙研钵中混合均匀,充分研磨30min,使其完全反应,用去离子水和无水乙醇分别洗涤两次,并放入稀氨水中洗涤一次,抽干,放在干燥箱中800℃干燥10h后,研磨,得到白色产物,放入马沸炉煅烧。
在反应中掺入适量的氯化钠或溶剂如乙二醇作为分散剂制备纳米硫化锌,其余过程与上述相同。
1.2.3 重油-煤-水三元混合燃料的制备向稳定性较好的乳化重油中加入适量的煤粉、分散剂、助燃剂,得到新型重油-煤-水三元混合流体燃料。
1.3 纳米材料的表征物相分析在Philips analyti-cal X-Ray Service第20卷第6期2004年12月 有 色 矿 冶N ON-FERR OUS MINING AN D METALLURG YV ol.20.№6December2004Ξ收稿日期:2004-05-10作者简介:马国峰(1979—),男,东北大学硕士研究生。
H ot Line上进行。
测试条件:铜靶(λ=0.154178nm);电压35kV;扫描速率0.1°/s-1;范围(2θ)20°～90°。
通过紫外分光光度计和Nicolet510P红外光谱仪对粒子进行光学分析。
Philips E M420分析电子显微镜测量粉体的形貌和平均粒径。
2 结果与讨论2.1 反应的可行性对于无机物来说,具有低熔点或含有结晶水是固相反应进行的必要条件[10]。
从理论来说,影响固相反应的外界因素主要是研磨和温度的控制,充分研磨可以使固体分子有更多的接触机会,并有利于产物分子的扩散,适当的温度控制则能加速反应并使反应彻底进行。
当两个固体物质反应生成产物时,需要经历两个过程,即成核过程以及随后的晶核长大过程,若反应中的成核速度远大于晶核长大速度,则有可能得到超细的产物粒子。
因而,对于那些室温下在水溶液中极易发生的反应若采用固相反应途径发生,就会极大提高反应分子间的碰撞机会,使反应成核速度明显增加从而得到纳米级粒子产物。
对于硫化钠与锌盐反应,他们都具有结晶水且熔点较低,有低热反应条件。
在制备过程中可以看到醋酸锌和硫化钠稍加研磨就明显发生了颜色的变换,这表明硫化锌的固相反应在室温下即可进行。
2.2 分散剂的对粒径的影响在固相反应中,不参加反应的物质都属于惰性物质,也属于分散剂。
可以通过加入适当的分散剂使反应物更加分散,混合更均匀,产物颗粒的生长速度减慢,从而使生成的粒子粒度减小。
表1是反应加入分散剂对粒径的影响,从表1可以看出加入氯化钠和乙二醇以后,明显使硫化锌的粒径减小。
从图4,5,6可以看出,加乙二醇后,虽然温度不同,但分散性都很好。
分散剂的加入促进了固相反应体系的中反应物的接触和扩散,是反应加快,以加入乙二醇的效果最佳。
表1 分散剂对粒径的影响T ab.1 The effect of dispertant on ZnS nanoprticles分散剂无氯化钠乙二醇平均粒径(nm)28.624.320.22.3 煅烧温度对粒径的影响图4,5,6分别是100℃、200℃和300℃的TE M,从这可以看出,100℃的时候的粒径比较小,可达到16nm,且粒径分布均匀,分散性好。
随着煅烧温度的增高,硫化锌粉体的粒径变大,分散性变差,有部分团聚。
晶核生长速率随温度升高而加快,在相同的的煅烧时间内,温度高则晶体的粒径就大。
2.4 光学性质我们测量了不同煅烧温度下的样品的紫外吸收光谱,如图1所示,a的吸收峰为265nm,b的吸收峰为268nm,c的吸收峰为273nm,吸收峰的主要变换在200nm到350nm之间,与体材料的硫化锌的340 nm吸收带边相比,吸收峰的位置分别减少了分别75nm、72nm和67nm,有明显的蓝移。
这是由于形成了纳米晶体后,比表面积增大,表面能的作用使硫化锌的禁带宽度加大,从而使吸收峰移向短波,产生蓝移现象。
通过紫外吸收可以近一步证明,随着煅烧温度增大,粒子平均粒径增大,比表面积减少,表面能的作用减弱,吸收的蓝移量也随之减少,但仍对粉体材料吸收保持明显蓝移。
图1 不同温度的纳米ZnS紫外吸收谱Fig.1 Uv abs orption of ZnS nonoparticles at different tem perature a———100℃;b———200℃;c———300℃将所制硫化锌粉体进行红外光谱分析。
图2 硫化锌的红外光谱图Fig.2 FT-IR spectrum of ZnS powder如图2所示。
在500～3500cm-1处基本没有吸收峰,表明该纳米硫化锌具有红外透明性。
样品在420～460cm-1处无对应于Zn-O的拉伸振动峰,表53第6期 马国峰等:室温固相合成纳米硫化锌及其性能研究明该样品稳定性好,无氧化现象发生。
2.5 X-射线衍射(XRD)分析物相组成图3为所制的X—射线衍射图。
由图可知,样品的X—射线衍射谱与S标准卡片对比,表明该样品为立方结构,且纯度较高。
并且从图中可以看出,样品的衍射峰宽化相当明显,说明样品粒度较小。
图3 纳米ZnS的XRD图Fig.3 XRD of ZnS nanoparticles2.6 透射电镜(TE M)分析产品形貌通过透射电镜观察(见图4、5、6),产物均为球型,粒度分布均匀,平均粒径约为20～30nm。
表2 助燃性能测定结果T ab.2 Each sam ple aid combustibility mensuration result 实验号1#2#3#4#5#6#pH值111311131113助燃剂ZnS ZnS CH3O CH3O加水量(m L)262826262626含氢量(%)15.5212.5712.4112.3812.5112.53粉灰(%) 1.09 1.160.950.99 1.07 1.04净热值(J/g)4142441364416944162241578415022.7 助燃性能表2列出6个样品燃烧性能的测定值(6样品为重油原样)。
在相同的pH值条件下,尽管在加入助燃剂硫化锌的3#和4#的含氢量比其他的几个样品的含氢量少,但是燃烧后的粉灰的含量比其它的少得多;更重要的是净热值增加幅度较大,比没加助燃剂的增加了0.65%和0.62%,比CH3OH的效果也好,从而表明纳米硫化锌作为助燃剂有一定的研究价值。
3 结 论室温固相反应方法制备纳米级硫化锌,工艺简单,反应条件易控制,环境污染少,后处理方便硫化锌的纯度高,平均粒径小,分散均匀。
图4 100℃时ZnS的TE MFig.4 TE M micrograph of ZnS powder in100℃图5 200℃时ZnS的TE MFig.5 TE M micrograph of ZnS powder in200℃图6 300℃时ZnS的TE MFig.6 TE M micrograph of ZnS powder in300℃通过红外光谱可知没有红外吸收峰,具有红外透明性,可做为颜料,对颜料的红外隐身性能不产生负面影响。
纳米硫化锌作为助燃剂明显提高了重油-煤-水三元混合流体燃料燃烧性能。
参考文献:[1] 袁多荣,许 东,刘明果,等.新型络合物高效非线性光学材料———C MTC晶体[J].科学通报,1996,41(21):2004～2007.63有 色 矿 冶 第20卷[2] W ANG X in -qiang ,X U D ong ,LU M eng -kai ,etal.G rowth and prop 2erties of UV non line aroptical crystal Zn Cd (SCN )4[J ].M ater Res Bull ,2001,36(7/8):1287～1299.[3] ZHANG G uang -hui ,X U D ong ,LU M eng -kai ,etal.Violet light gen 2eration by frequency doubling of G a Al As diodelaseusing ametallo -or 2ganic com plex cystal Zn Cd (SCN )4[J ].Opt Laser T echnol ,2001,33(2):121～124.[4] kolb DB ,Ull man R ,W ill T.T em perature gradiets and residual porosityin m icrowave sintered zinc oxide[J ].Science ,1997,275:1097[5] Lang J P ,X in X Q.J S tudies on S olid S tate Synthesis ,Regularity andM echanism of Cluster F ormation of a Series of M o (W )-Cu (Ag ).SCluster C om pounds at Low Heating T em peratures[J ].Huaxue Xuebao/Journal of Chem istry ,v 54,n 5,1996,p 461[6] 雷亚民,杨学明.铌酸钾(K NbO 3)晶体860nm 和430nm 倍频膜的研制[J ].人工晶体学报,2000,29(1):87～89.[7] 郭广生,刘颍荣,王志华,等.单分散ZnS 及其复合颗粒的制备[J ].无机化学学报,2000,16(3):492～496.[8] 成国祥,沈 锋,姚康德,等.反相胶束微反应器特性与ZnS 纳米微粒制备[J ].功能材料,1998,29(2):183～187.[9] 苏宜,谢 毅,陈乾旺,等.纳米ZnS 、CdS 水热合成及其表征[J ].应用化学,1996,13(5):56～57.[10] Long Deliang (龙德良),Liang Bin (梁斌),Qi X in quan (忻新泉).Chinese J ,Appl ,Chem (应用化学),1996,13:1Preparation of U ltrafine Z nS by Solid State R eaction under R oom TemperatureMA G uo 2feng ,SH AO Zhong 2bao ,J I ANG T ao(Department o f Chemisty ,Northeastern Univer sity ,Shenyang 110004)Abstract :Ultrafine ZnS was prepared from Na 2S ・9H 2O and Zn (Ac )2・2H 2O by s olid state reaction under room tem pera 2ture.The nanoparticles were studied by ,XRD ,TE M ,UV abs orption ,FT -IR spectrum.The results show that the diame 2ter of ZnS nam oparticles is rather than small (20nm ).The particles are single crystal phase (belong to cubic syng ony ),pure ,well dispersive.And ultraviolet abs orption denonstrate the increased bandgap due to quantum confinement.IR of ZnS nanoparticles has no abs orption.The effect of different dispertine ,tem perature on the average size of ZnS was stud 2ied.As Aid combustion agent ,ZnS nanoparticle append the heavy oil -coal -water triplex liquid syn fuel.The results show that ZnS increase evidently combustibility of the treated triplex syn fuel.K ey w ords :room tem perature ;s olid state reaction ;nameter -size zinc sulfide ;aid combustion agent (上接第29页)5 结 语经过近一年的生产实践,本厂Zn99.995品级率有了质的飞跃,这主要是各种技术措施和责任落实的结果,为了使Zn99.995品级率进一步提高,达到国际先进水平,必须强化责任落实,注重技术改造,细化工艺控制,争取创造更好的经济效益和社会效益。