CN102502779A

CN102502779A - 一种载银氧化锌纳米复合粉体的快速制备方法

Info

Publication number: CN102502779A
Application number: CN2011102944930A
Authority: CN
Inventors: 王作山; 郑敏; 鲁娟
Original assignee: Suzhou Supernano-Textile Tech Co Ltd
Current assignee: Suzhou Supernano-Textile Tech Co Ltd
Priority date: 2011-09-28
Filing date: 2011-09-28
Publication date: 2012-06-20

Abstract

本发明公开了一种载银氧化锌纳米复合粉体的快速制备方法，以可溶性锌盐、银盐、尿素为主要原料，柠檬酸为助剂，混合研磨至浆状，在600～900℃的温度条件下煅烧30s～2min，待燃烧过程完毕后收集燃烧产物，即得载银氧化锌纳米复合粉体。本发明所提供的纳米粉体具有粒度小、分布均匀、分散性好等特点，其工艺合成速度快、无污染，产品成本低、产率高，具有工业化推广价值。

Description

一种载银氧化锌纳米复合粉体的快速制备方法

技术领域

本发明涉及一种半导体材料的制备方法，特别涉及一种载银氧化锌纳米复合粉体的快速制备方法，属于无机材料制备领域。

背景技术

作为一种宽禁带半导体材料，氧化锌（ZnO）具有良好的热稳定性，机电耦合性，发光特性，催化性能以及紫外线屏蔽性能等诸多的优异性能，而且，其原料廉价易得，无毒无味无污染，因此，在压敏电阻、导电材料、发光材料、光电子元器件、气敏传感器、光催化剂、化妆品及涂料等领域具有广泛的用途。

近年来，研究者通过采用掺杂技术，使纳米氧化锌的性能进一步提高， Ag/ZnO纳米复合材料就是其中的一种。

在本发明作出之前，公开号为CN101707156A的中国发明专利中，采用溶胶-凝胶方法获得改性ZnO颗粒，再与银粉经过球磨、压制、烧结、热挤压等工艺流程获得弥散分布致密的掺杂银氧化锌复合材料。由于ZnO颗粒的导电性能得到改善，从而解决了材料在使用过程中接触电阻和温升过高的问题，拓宽了Ag-ZnO材料的使用范围，提高了材料的电接触性能。但是，该技术方案中，制备工艺复杂，且反应需要1300℃以上的高温，实际应用价值受到了限制。

公开号为CN101293741的中国发明专利公开了一种Ag/ZnO复合薄膜的制备方法，将锌的化合物和硝酸银粉末溶解于有机溶剂中，得A液；将水、络合剂和有机溶剂混合，得B液；将B液逐滴滴入A液中，搅拌至形成稳定的溶胶，于-10～20℃的温度条件下陈化；再通过浸渍提拉法把溶胶涂覆在干净的载体上，于450～600℃下热处理即得Ag/ZnO复合薄膜。该法使用二甲基亚砜等有机溶剂，必然有废水排放，不利于环保，同时，产物需要多次洗涤，增加了工艺的复杂程度，导致生产周期过长。

公开号为CN1962054的中国发明专利，采用乙二醇还原法制备得到了银敏化氧化锌复合粉体催化剂。该方法是先将乙酸锌溶于乙二醇和丙三醇的混合液中，搅拌均匀后得到的透明溶液采用微波循环加热，悬浮液经过滤、洗涤、干燥、焙烧后制得氧化锌；然后将所制备的氧化锌与硝酸银加入到乙二醇中，混合均匀后，采用微波循环加热还原反应，悬浮液过滤分离后，分别用水和乙醇洗涤，干燥后制得银敏化氧化锌。该法主要特征是通过控制微波炉的开和关实现微波循环加热，每个循环周期为开5～30秒，关5～30秒，而一个生产周期就要10～60个循环，操作非常繁琐，且由于使用了有机溶剂，产物需要多次洗涤，劳动量巨大，不适宜批量生产。

燃烧合成法具有工艺简单、高效、节能等优点，是生产纳米粉体的一种好方法。在纳米材料方面尤其是掺杂合成领域已显示出其特有的优势并已用于制备多种纳米材料。

公开号为CN101172641的中国发明专利提供了一种快速制备N掺杂ZnO的方法——燃烧法，同时在“氮-铈共掺杂纳米氧化锌的制备及其性能研究”（[J]苏州大学硕士学位论文，2010）中，也提出了利用燃烧法制备出高性能氮铈共掺杂ZnO。然而，至今尚无利用燃烧法合成载Ag氧化锌纳米复合粉体的报道。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种反应平稳有序、安全性好、生产周期短、产率高的载银氧化锌纳米复合粉体的制备方法。

为达到以上目的，本发明的技术方案是提供一种载银氧化锌纳米复合粉体的制备方法，包括如下步骤：

1、按摩尔比95～99.9：5～0.1称取可溶于水的锌盐和可溶于水的银盐，再称取一定量的尿素和柠檬酸，将上述原料混合成混合物，再滴加适量的水，研磨至均匀的混合浆状物；按质量百分比，所述的尿素为混合物的2～5%，所述的柠檬酸为混合物的0.1～0.5%；

2、将混合浆状物放入到预热的马弗炉中，在600～900℃的温度中煅烧30s～2min，得到载银氧化锌纳米复合粉体。

所述的可溶于水的锌盐为氯化锌、硝酸锌和硫酸锌中的一种，或它们的任意组合；所述的可溶于水的银盐为硝酸银。

在本发明中，尿素既为反应物质，又为反应提供能量；柠檬酸的作用是控制银单质的生成及所生成纳米粒子的尺寸。

与现有技术相比，本发明的突出优点是：

1、工艺路线简单，反应在30s～2min的短时间内完成，制备的产物具有易收集、纯度高、粒径小、分布窄等优点。

2、无废水废气排放，绿色环保，尤其适合工业化的连续生产。

3、不需要昂贵的设备和苛刻的制备条件，该项技术易于推广应用。

附图说明

图1是本发明实施例提供的载银氧化锌纳米复合粉体的X衍射图；

图2是本发明实施例提供的载银氧化锌纳米复合粉体的扫描电镜图；

图3是本发明实施例提供的载银氧化锌纳米复合粉体的X光电子能谱图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述。

实施例1

按质量比为96：4，称取0.96mol 的Zn(NO₃)₂·6H₂O和0.04mol的AgNO₃，再称取7.298g尿素和0.432g柠檬酸，将上述原料混合于玛瑙研钵中，加入适量的水，研磨至无颗粒，成混合浆状物；将该混合浆状物置于马弗炉中在700℃的温度条件下煅烧2分钟，收集得到Ag含量为5.26%的载银氧化锌纳米复合粉体。

参见附图1，它是按本实施例制备方法得到的载银氧化锌纳米复合粉体的X衍射图，图1结果显示：[101]，[002]和[100]等强衍射峰为氧化锌（JCPDF 5-664）的特征峰，而2θ=38^o 处出现的峰为金属Ag的特征峰。

参见附图2，它是按本实施例制备方法得到的载银氧化锌纳米复合粉体的透射电镜图，由图1可以看出，该载银氧化锌纳米复合粉体的粒径约为15nm，分布均匀，分散性良好。

参见附图3，它是按本实施例制备方法得到的载银氧化锌纳米复合粉体的XPS能谱图，由2可以看出，367.39eV的主峰归结于Ag3d3/2，证明所得的粉体为Ag/ZnO复合粉体。

实施例2

按质量比例为99.7：0.3，称取0.99mol Zn(NO₃)₂·6H₂O和0.01mol AgNO₃，再称取7.393g尿素和0.295g柠檬酸，将上述原料混合于玛瑙研钵中，加入适量的水后研磨至无颗粒，成浆状，然后在马弗炉中750℃的温度条件下煅烧1.5分钟。收集得到Ag含量为0.29%的载银氧化锌纳米复合粉体。

实施例3

按质量比例为98：2，称取0.98 mol ZnSO₄.7H₂O 和0.02mol AgNO₃，再称取11.386g尿素和0.569g柠檬酸，将原料混合于玛瑙研钵中，加入适量的水研磨至无颗粒，成浆状，然后在马弗炉中750℃的温度条件下煅烧1分钟。收集得到Ag含量为2.65%的载银氧化锌纳米复合粉体。

Claims

1. 一种载银氧化锌纳米复合粉体的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

（1）按摩尔比95～99.9：5～0.1称取可溶于水的锌盐和可溶于水的银盐，再称取一定量的尿素和柠檬酸，将上述原料混合成混合物，滴加适量的水，研磨至均匀的混合浆状物；按质量百分比，所述的尿素为混合物的2～5%，所述的柠檬酸为混合物的0.1～0.5%；

（2）将混合浆状物放入到预热的马弗炉中，在600～900℃的温度中煅烧30s～2min，得到载银氧化锌纳米复合粉体。

2. 根据权利要求1所述的一种载银氧化锌纳米复合粉体的制备方法，其特征在于：所述的可溶于水的锌盐为氯化锌、硝酸锌和硫酸锌中的一种，或它们的任意组合。

3. 根据权利要求1所述的一种载银氧化锌纳米复合粉体的制备方法，其特征在于：所述的可溶于水的银盐为硝酸银。